Los cerebros están hechos de más que una red enredada de neuronas. Las células en forma de estrella llamadas astrocitos llenan diligentemente los espacios entre las redes neuronales, cada una envolviendo alrededor de miles de conexiones neuronales llamadas sinapsis. Este arreglo le da a cada astrocito una esponja intrincada y compleja.-como estructura.
Una nueva investigación de la Universidad de Duke encuentra que los astrocitos son mucho más que el entorno de las neuronas. Su arquitectura única también es extremadamente importante para regular el desarrollo y la función de las sinapsis en el cerebro.
Cuando no funcionan bien, la disfunción de los astrocitos puede ser la base de los problemas neuronales observados en enfermedades devastadoras como el autismo, la esquizofrenia y la epilepsia.
El equipo de Duke identificó una familia de tres proteínas que controlan la estructura similar a una red de cada astrocito a medida que crece y encierra estructuras neuronales como las sinapsis. Apagar una de estas proteínas no solo limitaba la complejidad de los astrocitos, sino que también alterabala naturaleza de las sinapsis entre las neuronas que tocaron, cambiando el delicado equilibrio entre las conexiones neuronales excitadoras e inhibitorias.
"Descubrimos que la forma de los astrocitos y sus interacciones con las sinapsis son fundamentalmente importantes para la función cerebral y pueden vincularse a enfermedades de una manera que las personas han descuidado hasta ahora", dijo Cagla Eroglu, profesora asociada de biología celular y neurobiología enDuke. La investigación fue publicada en la edición del 9 de noviembre de Naturaleza .
Los astrocitos han existido casi tanto como los cerebros. Incluso invertebrados simples como el gusano redondo del tamaño de una migaja C. elegans tiene formas primitivas de astrocitos que ocultan sus sinapsis neurales. A medida que nuestros cerebros se han convertido en máquinas computacionales complejas, la estructura de los astrocitos también ha crecidomas elaborado.
Pero la complejidad de los astrocitos depende de sus compañeros neuronales. Cultive los astrocitos y las neuronas juntos en un plato, y los astrocitos formarán estructuras intrincadas en forma de estrella. Cúbralos solos, o con otros tipos de células, y salen atrofiados.
Para descubrir cómo las neuronas influyen en la forma de los astrocitos, Jeff Stogsdill, un recién graduado de doctorado en el laboratorio de Eroglu, hizo crecer las dos células juntas mientras ajustaba los mecanismos de señalización celular de las neuronas. Se sorprendió al descubrir que incluso si mataba a las neuronas por completo, peroconservaron su estructura como un andamio, los astrocitos todavía elaborados de forma hermosa en ellos.
"No importaba si las neuronas estaban vivas o muertas; de cualquier manera, el contacto entre los astrocitos y las neuronas permitió que el astrocito se volviera complejo", dijo Stogsdill. "Eso nos dijo que hay interacciones entre las superficies celulares que sonregulando el proceso "
Stogsdill buscó en las bases de datos genéticas existentes las proteínas de la superficie celular que se sabe que son expresadas por los astrocitos, e identificó tres candidatos que podrían ayudar a dirigir su forma. Estas proteínas, llamadas neuroliginas, desempeñan un papel en la construcción de sinapsis neurales y se han relacionado con enfermedades como el autismoy esquizofrenia. Anteriormente, sus funciones habían sido estudiadas principalmente en neuronas.
Para averiguar qué papel juegan las neuroliginas en los astrocitos, Stogsdill jugueteó con la capacidad de los astrocitos para producir estas proteínas. Descubrió que cuando apagaba la producción de neuroliginas, los astrocitos se volvían pequeños y contundentes. Pero cuando aumentó la producción de neuroliginas, los astrocitos crecieron hasta casi el doble del tamaño.
"La forma de los astrocitos era directamente proporcional a su expresión de las neuroliginas", dijo Stogsdill.
Ajustar la expresión de las neuroliginas no solo cambió el tamaño y la forma de los astrocitos. También tuvieron un efecto drástico en las sinapsis que tocó el astrocito.
Cuando Stogsdill apagó una sola neuroligina - neuroligina 2 - el número de sinapsis excitadoras o "ir" se redujo en un 50 por ciento. El número de sinapsis inhibitorias o de "parada" se mantuvo igual, pero su actividad aumentó.
"Estamos aprendiendo ahora que una de las características de los trastornos neurológicos como la esquizofrenia, el autismo y la epilepsia es un desequilibrio entre la excitación y la inhibición", dijo Stogsdill. "Lo que simplemente lleva a casa que estas moléculas asociadas a la enfermedad están potencialmente funcionando en los astrocitos paracambiar este equilibrio "
Ben Barres, profesor de neurobiología en la Universidad de Stanford que no participó en el estudio, elogió los hallazgos como "un avance revolucionario profundamente importante" para comprender cómo las interacciones entre neuronas y astrocitos pueden afectar la formación de sinapsis.
"Estos hallazgos ilustran vívidamente una vez más cómo cualquier proceso importante en el cerebro solo puede entenderse como un diálogo entre astrocitos y neuronas", dijo Barres. "Ignorar los astrocitos, que son mucho más numerosos que las neuronas, siempre es un error"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Duke . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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