Explicando potencialmente por qué incluso los cerebros sanos no funcionan bien con la edad, los investigadores de Salk descubrieron que los genes que se activan temprano en el desarrollo del cerebro para cortar las conexiones entre las neuronas a medida que el cerebro se afina, se activan nuevamente en las células de soporte neuronales envejecidasllamados astrocitos. El trabajo, que apareció en Informes de celda el 2 de enero de 2018, sugiere que los astrocitos pueden ser buenos objetivos terapéuticos para prevenir o revertir los efectos del envejecimiento normal.
"Gran parte del trabajo para ver cómo las células cerebrales no neuronales, específicamente los astrocitos, afectan la función neuronal se ha desarrollado en el cerebro joven durante el desarrollo", dice Nicola Allen, profesor asistente en el Laboratorio de Neurobiología Molecular de Salk ".Pero queríamos entender por qué en un cerebro sano y envejecido, las neuronas no se comunican tan bien como solían ".
Aunque no están tan bien estudiados como las neuronas, los astrocitos, llamados así por su apariencia en forma de estrella, constituyen de un tercio a la mitad de todas las células en el cerebro y cada vez son más críticos para la función neuronalAllen descubrió previamente una clase de proteínas secretadas por astrocitos que ayudan a las neuronas a formar conexiones activas, conocidas como sinapsis. Sin esta ayuda, las neuronas no se comunicarán. Los neurocientíficos saben que en el cerebro joven en desarrollo, las sinapsis se activan y desactivan, mientras que enen el cerebro adulto son mayormente estables. Pero en los cerebros que envejecen, las neuronas comienzan a perder conexiones y no se comunican tan bien. Allen y el estudiante graduado Matthew Boisvert se preguntaron si los cambios en las sinapsis y la comunicación neuronal durante el envejecimiento podrían estar relacionados con cambios en los astrocitos.
Para averiguarlo, el dúo decidió comparar la expresión génica en astrocitos en el cerebro adulto versus el cerebro anciano en ratones. Esto les daría una idea de qué genes están activos en las dos etapas.
Boisvert decidió comparar ratones de cuatro meses, que en años de ratón son adultos, con ratones de dos años, que son bastante mayores. Utilizó una tecnología molecular llamada ribo-tag que le permitió descubrir qué genesestaban siendo convertidos en proteínas por los astrocitos. Funciona aislando las máquinas de células que producen proteínas llamadas ribosomas, que convierten las copias de ARNm de ADN genes en proteínas. Al tomar una especie de instantánea molecular de los ribosomas de un astrocito, es posiblepara ver todas las copias de ARNm en progreso y así saber qué genes están activos.
Para desarrollar una visión integral de la expresión del gen de los astrocitos, el dúo utilizó la técnica en cuatro áreas muy diferentes del cerebro del ratón: dos regiones de la corteza y el hipotálamo y el cerebelo.
Para su sorpresa, descubrieron que la mayoría de las propiedades que hacen que un astrocito se convierta en un astrocito no cambiaron mucho con la edad; la expresión de genes era bastante consistente con el tiempo. Pero lo que sí cambió: genes que durante el desarrollo normalmente causarían la pérdidade conexiones entre neuronas se activaron nuevamente en los astrocitos envejecidos.
"Esto sugiere que hay algún tipo de programa genético que se está reactivando en estos astrocitos a medida que envejecen que está causando que las neuronas pierdan sus conexiones entre sí", dice Allen.
Curiosamente, las áreas en las que los astrocitos se veían más diferentes eran áreas del cerebro donde se sabe que las neuronas funcionan notablemente menos con la edad o incluso mueren: el cerebelo y el hipotálamo.
"Esto puede explicar por qué el metabolismo disminuye y la coordinación empeora con la edad, porque estas son funciones que están coordinadas por el hipotálamo y el cerebelo", agrega Boisvert.
El equipo ha hecho públicos los datos de su estudio para que otros investigadores los utilicen. En el futuro, el laboratorio planea comparar los astrocitos envejecidos con los astrocitos en modelos de enfermedad para ver si puede haber cambios prepatológicos que permitan que ocurra la transición a la enfermedad.
Otros autores en este trabajo incluyeron a Galina Erickson y Maxim Shokhirev de Salk.
El trabajo fue financiado por Ellison Medical Foundation, Chapman Foundation, National Institutes of Health-National Institute of Neurological Disorders and Stroke, Hearst Foundation, Pew Foundation, Dana Foundation, Whitehall Foundation y Helmsley Charitable Trust.
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Materiales proporcionado por Instituto Salk . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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