El suplemento trata la esquizofrenia en ratones, restaura el ‘baile’ saludable y la estructura de las neuronas
La resonancia magnética funcional (fMRI) y otras tecnologías de imágenes cerebrales permiten el estudio de las diferencias en la actividad cerebral en personas diagnosticadas con esquizofrenia. La imagen muestra dos niveles del cerebro, con áreas que estaban más activas en los controles sanos que en los pacientes con esquizofrenia que se muestran en naranja, durante un estudio de resonancia magnética funcional de la memoria de trabajo. Crédito: Kim J, Matthews NL, Park S./PLoS One.
Un suplemento dietético simple reduce los síntomas conductuales en ratones con una mutación genética que causa esquizofrenia. Después de experimentos adicionales, incluida la visualización del borde danzante teñido con fluorescencia de las células cerebrales inmaduras, los investigadores concluyeron que el suplemento probablemente protege las proteínas que construyen los esqueletos celulares de las neuronas.
El suplemento betaína se aisló por primera vez de la remolacha azucarera y, a menudo, se asocia con la dulzura o el sabor umami. Los niveles saludables de betaína provienen tanto de fuentes alimenticias externas como de la síntesis interna en el cuerpo. Los suplementos de betaína ya se usan clínicamente para tratar la enfermedad metabólica homocistinuria.
«No animo a nadie a tomar betaína sin motivo, si un médico no lo ha recomendado. Pero sabemos que este medicamento ya está utilizado clínicamente, por lo que reutilizarlo para tratar la esquizofrenia debería ser seguro», dijo el profesor del proyecto Nobutaka Hirokawa, MD, Ph.D., de la Facultad de Medicina de la Universidad de Tokio, quien dirigió el reciente proyecto de investigación. Hirokawa ha sido miembro de la Academia de Japón, una organización honoraria nacional que reconoce los logros científicos, desde 2004 y recibió un premio de Persona de Mérito Cultural del gobierno japonés en 2013.
Se estima que la esquizofrenia afecta a aproximadamente 1 de cada 100 personas en todo el mundo y es una de las 15 principales causas de discapacidad en todo el mundo.
«Existen tratamientos para la esquizofrenia, pero tienen efectos secundarios y, lamentablemente, todavía no existe un fármaco eficaz para que los pacientes tomen que podamos explicar bioquímicamente por qué funciona», explicó Hirokawa.
Estudios genéticos de personas diagnosticadas con esquizofrenia han encontrado posibles vínculos entre la enfermedad y las variaciones en el gen 3b de la familia de kinesina (kif3b), así como otro gen involucrado en la síntesis interna de betaína en el cuerpo.
Hirokawa y los miembros de su laboratorio clasificaron los 45 miembros de la superfamilia de genes de kinesina en mamíferos, la mayoría de los cuales codifican proteínas motoras que mueven materiales a través de la célula. Normalmente, la proteína KIF3B se vincula con otra proteína de la superfamilia de las kinesinas y transporta la carga a lo largo de una neurona viajando arriba y abajo del esqueleto de la célula.
Los ratones utilizados en la investigación reciente tenían solo una copia funcional del gen kif3b y se utilizan a menudo como un modelo animal de esquizofrenia. Estos ratones evitan las interacciones sociales y muestran la misma respuesta débil que los pacientes humanos con esquizofrenia en una prueba llamada inhibición previa al pulso, que mide qué tan sobresaltados están por un sonido repentino y fuerte precedido por un sonido más bajo.
Mutante Kif3b los ratones criados con una dieta suplementada con tres veces la cantidad normal de betaína tuvieron un comportamiento normal, lo que indica que los suplementos de betaína podrían tratar los síntomas de la esquizofrenia.
Para descubrir por qué la betaína tenía este efecto en los ratones, los investigadores cultivaron células nerviosas con la mutación kif3b en el laboratorio y agregaron etiquetas fluorescentes para que pudieran ver cómo tomaba forma el esqueleto celular.
La forma de una neurona sana recuerda a un árbol: un cuerpo celular rodeado de ramas, las dendritas, unidas a un tronco largo, el axón. Las neuronas mutantes Kif3b cultivadas en el laboratorio tienen una estructura hiperramificada inusual con demasiadas dendritas. También se observan neuronas hiperramificadas similares en muestras de cerebro donadas por personas con esquizofrenia, independientemente de los tratamientos o medicamentos que hayan tomado mientras estaban vivos.
Durante el desarrollo saludable de las neuronas, el cuerpo principal de la célula se llena con un esqueleto componente llamado tubulina. Mientras tanto, el cono de crecimiento frontal de la célula se construye hacia afuera en una danza errática y puntiaguda debido a los movimientos de otro componente del esqueleto llamado actina filamentosa. En los mutantes kif3b, este movimiento danzante, al que los expertos se refieren como dinámica lamelipodial, se reduce notablemente y la división entre tubulina y actina se difumina.
La actina en el esqueleto celular de una neurona es ensamblada en parte por otra proteína llamado CRMP2. Los análisis químicos de los cerebros de ratones mutantes kif3b y pacientes humanos con esquizofrenia revelan un daño químico significativo en CRMP2, lo que hace que las proteínas se agrupen.
Se sabe que la betaína previene el tipo de daño químico, el estrés carbonílico, que causa esta disfunción de CRMP2.
«En los cerebros post mortem de pacientes con esquizofrenia, CRMP2 es la proteína en el cerebro con la mayor cantidad de estrés de carbonilo. Es probable que la betaína elimine la porción de estrés de carbonilo de la ecuación de la esquizofrenia», dijo Hirokawa.
Al proteger CRMP2 del daño, el tratamiento con betaína permite que las neuronas mutantes kif3b construyan estructuras adecuadas. Con un esqueleto estructuralmente sólido para navegar, la proteína KIF3B funcional restante puede transportar carga alrededor de la célula. Otros experimentos de probeta revelaron que KIF3B y CRMP2 pueden unirse, pero su relación exacta sigue sin estar clara.
«Sabemos que la cantidad de betaína disminuye en los cerebros de los pacientes con esquizofrenia, por lo que este estudio sugiere fuertemente que la betaína podría ser terapéutico para al menos algunos tipos de esquizofrenia», dijo Hirokawa.
El equipo de investigación de UTokyo está planeando colaboraciones futuras con compañías farmacéuticas y estudios clínicos de suplementos de betaína como tratamiento para la esquizofrenia.
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Potenciar derivados de aminoácidos puede ser un tratamiento para la esquizofrenia Más información: Shogo Yoshihara et al. La betaína mejora los rasgos esquizofrénicos al compensar funcionalmente el transporte de CRMP2 basado en KIF3, Cell Reports (2021). DOI: 10.1016/j.celrep.2021.108971 Información de la revista: Cell Reports
Proporcionado por la Universidad de Tokio Cita: El suplemento trata la esquizofrenia en ratones y restaura el «baile» saludable y estructura de las neuronas (2021, 19 de abril) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-04-supplement-schizophrenia-mice-healthy-neurons.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.