Bien armados - Cómo la ausencia de una proteína podría ayudar a las personas a afrontar mejor las consecuencias de un ictus
Los astrocitos son células cerebrales en forma de estrella que desempeñan un papel importante en el mantenimiento de la barrera hematoencefálica, el suministro de nutrientes a las células nerviosas y la eliminación de productos metabólicos. Con más del 50%, constituyen la mayoría de las células gliales, las células de sostén del cerebro, que hasta hace poco se consideraban poco más que una especie de "pegamento" que mantenía unidas las células nerviosas. Pero esta visión ha cambiado radicalmente en los últimos años, especialmente en el caso de los astrocitos.
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Los ratones se desarrollan normalmente a pesar de la deficiencia de Ezrin en los astrocitos, pero muestran un comportamiento exploratorio más lento. El aumento de la proteína GLAST y los cambios en los astrocitos protegen a los ratones frente al estrés.
Kerstin Wagner / FLI, Created with Biorender.com
Ahora se cree que los astrocitos desempeñan un papel importante en la transducción de señales en el cerebro a través de sus vástagos radiales (conocidos como zarcillos astrocitarios), con los que median el contacto entre las células nerviosas y los vasos sanguíneos. En los zarcillos astrocitarios abunda la proteína Ezrina, entre otros componentes importantes. Esto sugiere que la Ezrina también es importante para la función de los astrocitos durante el desarrollo neuronal del cerebro. Aunque la Ezrina se ha estudiado ampliamente in vitro en cultivos celulares, hasta ahora había pocos estudios in vivo sobre el papel de esta proteína en los astrocitos.
En un estudio reciente, el grupo de investigación "Regeneración nerviosa" dirigido por la profesora Helen Morrison, del Instituto Leibniz sobre el Envejecimiento - Instituto Fritz Lipmann (FLI) de Jena (Alemania), ha descubierto ahora el papel que desempeña la Ezrina en el desarrollo cerebral y cómo su ausencia puede preparar al cerebro para minimizar los daños tras una situación de estrés, como un ictus. El estudio se acaba de publicar en la prestigiosa revista Glia.
¿Qué papel desempeña la Ezrina en el desarrollo cerebral?
"Como sabemos por nuestras propias investigaciones, en el cerebro en desarrollo, la Ezrina se encuentra principalmente en las neuronas en desarrollo y también se encuentra en el cerebro adulto en las protuberancias periféricas de los astrocitos", informa el Prof. Morrison. "Pero hasta ahora no se habían realizado estudios exhaustivos in vivo de su importancia funcional para el sistema nervioso".
Por ello, en el marco de un proyecto de investigación doctoral, se realizaron estudios in vivo en ratones que carecían de la proteína Ezrina en el sistema nervioso. Las investigaciones se centraron principalmente en la corteza cerebral. Se prestó especial atención a los astrocitos y sus zarcillos para investigar con mayor detalle el papel de la Ezrina en el desarrollo cerebral y en la función cerebral adulta.
La deficiencia de ezrina no afecta al desarrollo cerebral
"Al principio nos sorprendió bastante que los ratones se desarrollaran con total normalidad a pesar de la falta de Ezrina. En comparación con los ratones de tipo salvaje, tampoco mostraban déficits evidentes en el aprendizaje o la memoria", informa el Dr. Stephan Schacke, que escribió su tesis doctoral sobre este tema. "Por lo que parece, a medida que el cerebro se desarrolla, proteínas estructural y funcionalmente relacionadas muy similares a la Ezrina asumen su función faltante y contrarrestan así su pérdida". Sólo cuando exploraban nuevos entornos, los ratones modificados mostraban un comportamiento diferente y ralentizado, lo que sugiere cambios en el procesamiento de las señales neuronales.
La deficiencia de ezrina afecta al metabolismo del glutamato y altera la forma de los astrocitos
Los métodos histológicos y los análisis del proteoma pudieron demostrar que la falta de ezrina altera importantes procesos biológicos celulares, como el metabolismo del glutamato. El glutamato es uno de los neurotransmisores excitatorios más importantes del sistema nervioso central y es vital para la transmisión de señales entre las células nerviosas.
La fuerza de la transmisión de señales está controlada, entre otras cosas, por la cantidad de glutamato liberado y por el tiempo que transcurre hasta que el neurotransmisor se reabsorbe (y, por tanto, finaliza la transmisión). En la transmisión de señales, desempeña un papel importante la proteína GLAST, que participa directamente en la recaptación de glutamato. En ausencia de Ezrina, la cantidad de GLAST aumenta, lo que presumiblemente acelera la recaptación de glutamato. Como resultado, la transmisión de la señal se debilita y se acorta. Esta podría ser una posible explicación del comportamiento exploratorio más lento de los ratones modificados.
La falta de ezrina también provoca la regulación al alza de GFAP, una proteína de filamentos gliales que también se encuentra en los astrocitos y es responsable de sus propiedades mecánicas, motilidad y forma celular. El aumento de los niveles de GFAP es un indicador de que los astrocitos han sufrido cambios morfológicos en su aspecto y han adoptado un "estado reactivo", que también se observa en daños o enfermedades cerebrales.
¿Puede la pérdida de Ezrin ayudar a prevenir los accidentes cerebrovasculares?
En estudios posteriores se demostró que, en comparación con los ratones de tipo salvaje, los cambios en los astrocitos desencadenados por la ausencia de Ezrina protegen mejor a estos ratones de situaciones de estrés, como el ictus isquémico, en el que el cerebro deja de recibir suficiente sangre y oxígeno debido a la obstrucción de una arteria. "Estos ratones pueden resistir un ictus mucho mejor que sus parientes de tipo salvaje porque, debido a la regulación al alza de GLAST, ya han aprendido a mitigar la nocividad y toxicidad de los neurotransmisores, especialmente el glutamato, que puede provocar una sobrecarga de estímulos y la muerte neuronal si la dosis es demasiado alta", explica el Prof. Morrison.
"Así pues, nuestro estudio no sólo aporta los primeros conocimientos importantes sobre la importancia de la proteína Ezrina para la función de los astrocitos en nuestro organismo, sino que también apunta a una posible vía para lograr un mejor resultado terapéutico tras un ictus si se puede prevenir eficazmente la excitotoxicidad neuronal, es decir, la lesión y muerte de neuronas inducida por la acumulación excesiva de glutamato." Nuevas investigaciones explorarán esta posibilidad.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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