Para permitir que las neuronas hablen, las células inmunitarias abren caminos a través del ‘andamiaje’ del cerebro
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Para crear nuevos recuerdos, nuestras células cerebrales primero deben encontrarse entre sí. Pequeñas protuberancias que brotan de los extremos de los largos tentáculos ramificados de las neuronas unen las neuronas para que puedan hablar. Estos puertos de parloteo celular llamados sinapsis, y que se encuentran en trillones en todo el cerebro, nos permiten representar nuevos conocimientos. Pero los científicos todavía están aprendiendo cómo se forman estas conexiones en respuesta a nuevas experiencias e información. Ahora, un estudio realizado por científicos del Instituto Weill de Neurociencias de UC San Francisco ha identificado una nueva y sorprendente forma en que las células inmunitarias del cerebro ayudan.
En los últimos años, los científicos han descubierto que las células inmunitarias dedicadas del cerebro, llamadas microglía, pueden ayudar a deshacerse de las conexiones innecesarias entre las neuronas, quizás absorbiendo las sinapsis y rompiéndolas. Pero el nuevo estudio, publicado el 1 de julio de 2020 en Cell, encuentra que la microglía también puede hacer lo contrario, haciendo que se formen nuevas sinapsis al masticar la densa red de proteínas entre las células, despejando un espacio para que las neuronas puedan encontrarse entre sí. Continuar con el estudio de este nuevo papel de la microglía podría eventualmente conducir a nuevos objetivos terapéuticos en ciertos trastornos de la memoria, dicen los investigadores.
Las neuronas viven dentro de una malla gelatinosa de proteínas y otras moléculas que ayudan a mantener la estructura tridimensional. estructura del cerebro. Este andamiaje, llamado colectivamente matriz extracelular (ECM), ha sido durante mucho tiempo una ocurrencia tardía en la neurociencia. Durante décadas, los investigadores se centraron en las neuronas y, más recientemente, en las células que las sustentan, en gran medida han considerado que la MEC no es importante.
Pero los neurobiólogos están empezando a darse cuenta de que la MEC, que constituye alrededor del 20 por ciento de el cerebro, en realidad juega un papel en procesos importantes como el aprendizaje y la memoria. En cierto punto del desarrollo del cerebro, por ejemplo, la ECM que se solidifica parece frenar el rápido ritmo al que se activan las nuevas conexiones neuronales en los bebés, cambiando aparentemente la prioridad del cerebro de la adaptación vertiginosa al nuevo mundo que lo rodea, a un mantenimiento más estable del conocimiento en el tiempo. Los científicos también se preguntan si un endurecimiento de la matriz extracelular más adelante en la vida podría corresponder de alguna manera a los desafíos de la memoria que vienen con el envejecimiento.
«La matriz extracelular ha estado aquí todo el tiempo», dijo el primer autor del estudio, Phi. Nguyen, estudiante de posgrado en ciencias biomédicas de la UCSF. «Pero definitivamente ha sido poco estudiado».
Nguyen y su asesora, Anna Molofsky, MD, Ph.D., profesora asociada en el Departamento de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento de la UCSF, primero se dieron cuenta de que la ECM era importante para su investigación sobre el hipocampo, una estructura cerebral fundamental para el aprendizaje y la memoria, cuando un experimento arrojó resultados inesperados. Sabiendo que la microglía mastica las sinapsis obsoletas, esperaban que la interrupción de la función de la microglía provocaría que la cantidad de sinapsis en el hipocampo se disparara. En cambio, los números de sinapsis cayeron. Y donde pensaron que encontrarían fragmentos de sinapsis que se descomponían en los «vientres» de la microglía, en cambio encontraron fragmentos de la matriz extracelular.
«En este caso, la microglía estaba comiendo algo diferente de lo que esperábamos, dijo Molofsky. «Están devorando el espacio alrededor de las sinapsis, eliminando obstrucciones para ayudar a que se formen nuevas sinapsis».
Antes de entrar en acción, la microglía espera una señal de las neuronas, una molécula inmune llamada IL-33, que indica que está tiempo para que se forme una nueva sinapsis, encontró el estudio. Cuando los investigadores utilizaron herramientas genéticas para bloquear esta señal, la microglía no cumplió con sus funciones de masticación de ECM, lo que provocó menos conexiones nuevas entre las neuronas en el cerebro de los ratones y dejó a los ratones luchando por recordar ciertos detalles con el tiempo. Cuando los investigadores aumentaron el nivel de señalización de IL-33, las nuevas sinapsis aumentaron en número. En ratones más viejos, en los que el envejecimiento del cerebro ya ralentiza la formación de nuevas conexiones, aumentar la IL-33 ayudó a impulsar la cantidad de nuevas sinapsis hacia un nivel más juvenil.
El estudio podría ser importante para comprender y tal vez uno día tratando los tipos de problemas de memoria que vemos en enfermedades relacionadas con la edad como el Alzheimer, según el coautor del estudio Mazen Kheirbek, Ph.D., profesor asociado de psiquiatría cuyo laboratorio estudia los circuitos cerebrales involucrados en el estado de ánimo y la emoción. Pero los hallazgos también podrían ser importantes para tipos específicos de problemas de memoria emocional que a veces se observan en los trastornos relacionados con la ansiedad.
Para determinar cómo los cambios en la IL-33 afectan la memoria, los investigadores enseñaron a los ratones a distinguir entre un caja (dentro de la cual los ratones recibieron un ligero golpe en el pie) y una caja neutral. Después de un mes, los ratones normales expresaron mucho más miedo en la caja asociada a la descarga al congelarse en el lugar (un reflejo de los roedores para deshacerse de los depredadores) que en la caja neutral, donde se movían de forma más casual. Pero los ratones con IL-33 interrumpida expresaron altos niveles de miedo en cualquiera de los cuadros, lo que sugiere que habían perdido el tipo de memoria precisa necesaria para determinar cuándo deberían tener miedo y cuándo estaban a salvo.
Kheirbek compara esto respuesta sobregeneralizada al tipo de miedo inducido por el trauma que podría resultar de ser asaltado en un estacionamiento por la noche. En lugar de poder separar ese recuerdo aterrador de experiencias nuevas, quizás menos amenazantes, algunas personas pueden desarrollar un miedo generalizado que les dificulta ingresar a cualquier estacionamiento en cualquier momento. «Los déficits en esta capacidad de tener recuerdos emocionales muy precisos se observan en muchos trastornos de ansiedad y particularmente en el PTSD», dijo. «Es una sobregeneralización del miedo que realmente puede interferir con tu vida».
Por parte de Molofsky, tropezar con este hallazgo inesperado la ha dejado ansiosa por aprender más sobre el ECM y cómo da forma a la forma en que aprendemos. Su laboratorio ahora está trabajando para identificar piezas nuevas y mal caracterizadas de la matriz para buscar formas aún no documentadas en las que interactúa con las neuronas y la microglía en el cerebro.
«Estoy enamorada de la matriz extracelular, dijo Molofsky. «Mucha gente no se da cuenta de que el cerebro no solo está formado por células nerviosas, sino también por células que mantienen el cerebro sano, e incluso el espacio entre las células está repleto de interacciones fascinantes. Creo que muchos tratamientos nuevos porque los trastornos cerebrales pueden provenir de recordar eso».
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El rejuvenecimiento del sistema inmunológico apoya la reparación del cerebro después de una lesión Más información: Phi T. Nguyen et al. La remodelación microglial de la matriz extracelular promueve la plasticidad de las sinapsis, Cell (2020). DOI: 10.1016/j.cell.2020.05.050 Información de la revista: Cell
Proporcionado por la Universidad de California, San Francisco Cita: Para permitir que las neuronas hablen, las células inmunitarias caminos claros a través del ‘andamio’ del cerebro (2020, 6 de julio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-neurons-immune-cells-paths-brain.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.