Un nuevo papel para las plaquetas: impulsar la neurogénesis después del ejercicio
ARRIBA: © ISTOCK.COM, JAMESBREY
Está bien establecido que el ejercicio es bueno para el cerebro de los mamíferos. Ya en 1999, los investigadores descubrieron considerablemente más neuronas recién nacidas en el hipocampo de ratones que tenían acceso a una rueda para correr que en animales que no lo tenían. Pero 20 años después, los científicos todavía están tratando de entender por qué.
Un equipo de investigadores australianos y alemanes ha descubierto un mecanismo que explica cómo el ejercicio aumenta la neurogénesis en ratones: la actividad hace que las plaquetas que circulan en la sangre liberen factores que estimulan el crecimiento de las células precursoras neuronales en el hipocampo, informan los investigadores hoy (21 de marzo) en Stem Cell Reports.
“Todos conocemos el efecto positivo del ejercicio en el cerebro y otros sistemas de órganos, pero cuál es el mecanismo real para promover la producción de nuevas neuronas sigue siendo un poco misterioso”. comenta Vince Tropepe, que estudia la neurogénesis en el…
Los investigadores llegaron a esta conclusión a través de una serie de experimentos que compararon ratones que tenían acceso a una rueda para correr durante cuatro días con ratones de control que no lo tenían. Los ratones de laboratorio corren voluntariamente hasta 10 kilómetros por noche, lo que equivale a correr más de una maratón al día, explica la coautora Tara Walker, investigadora asociada sénior en el Queensland Brain Institute.
Ella y sus colegas utilizó espectrometría de masas para detectar proteínas en el plasma sanguíneo extraído de los ratones que corrían e identificó casi 40 proteínas con niveles significativamente más altos que en el plasma aislado de los ratones de control. Usando análisis bioinformáticos, caracterizaron tres vías biológicas principales en las que están involucradas estas proteínas, todas relacionadas con la función plaquetaria. Un examen adicional de la sangre de los animales mostró que la proporción de plaquetas activadas que expresan receptores particulares en la superficie de sus células aumentó en la sangre de ratones corriendo.
Para ver si las plaquetas y las proteínas que liberan pueden impulsar la neurogénesis, el El equipo extrajo células madre de la gyrusona dentada del hipocampo de ratón de los dos sitios principales de neurogénesis en el cerebro adulto. Los cultivaron en un cultivo especializado de neuroesferas, lo que permitió al equipo de Walker contar la cantidad de células precursoras neuronales que se forman. Después de agregar medios ricos en plaquetas aislados de los animales que corrían, los investigadores observaron un aumento de casi el 150 % en el número de neuroesferas, mientras que observaron un aumento del 136 % cuando se cultivaron con plaquetas de ratones de control.
El equipo realizó el experimento inverso, in vivo, inyectando un suero antiplaquetario en ratones que tenían acceso a una rueda para correr, con el fin de reducir su recuento de plaquetas. Estos animales no mostraron un aumento en las células precursoras neurales en sus hipocampos.
Walker y sus colegas realizaron varios experimentos adicionales con una proteína específica secretada por las plaquetas, el factor plaquetario 4, uno de los más altamente Proteínas reguladas al alza en el plasma de ratones corriendo. Después de infundir la proteína en el hipocampo de ratones vivos durante una semana, observaron un aumento modesto en las neuronas recién nacidas inmaduras, mientras que los ratones que recibieron una infusión de solución salina no experimentaron ninguna diferencia.
Walker dice que cree que el factor plaquetario 4 es probablemente uno de los muchos factores transmitidos por la sangre que cruzan la barrera hematoencefálica e influyen en la neurogénesis. Proponemos que el ejercicio está causando muchas cosas, y una de ellas es la liberación de factores por parte de las plaquetas activadas, dice ella. Esto puede incluir factores de crecimiento que se sabe que son liberados por las plaquetas, por ejemplo, algunos de los cuales se ha demostrado previamente que influyen en la proliferación de células precursoras neurales en el hipocampo.
Vea cómo el ejercicio reprograma el cerebro
Para ella, los resultados demuestran lo versátiles que son las plaquetas. Originalmente se pensaba que solo estaban involucrados en la formación de coágulos cuando tienes heridas, pero parece que ahora tienen muchas funciones alternativas más allá de esto, explica. Otra investigación ha implicado a las plaquetas en la inmunidad y la inflamación. Walker planea investigar si el efecto positivo de las plaquetas en la sangre sobre la neurogénesis se traduce en beneficios sobre la cognición en un modelo de envejecimiento en ratones.
¿Quién habría pensado que las plaquetas afectarían la neurogénesis en el cerebro? pregunta Zurine Miguel Malaxechevarria, un postdoctorado en la Universidad de Stanford cuya propia investigación ha investigado los efectos del estrés social en la neurogénesis. Para ella, el nuevo resultado conecta muy bien los puntos entre los hallazgos previos sobre el ejercicio, las plaquetas y la neurogénesis. Mediciones anteriores en sangre humana han demostrado que el ejercicio puede activar las plaquetas, y experimentos separados sugieren que la activación de las plaquetas de ratón después de una lesión puede impulsar la neurogénesis in vitro, señala. Reunir todos estos pasos es un gran avance para comprender cómo el ejercicio cambia la neurogénesis en el cerebro.
Para Sama Sleiman, profesora asistente en la Universidad Lebanese American que tampoco participó en la nueva investigación, el El estudio subraya la idea de que los factores que transportan la sangre pueden promover la neurogénesis en el cerebro. Su investigación más reciente sugiere que el lactato, liberado por los músculos durante el ejercicio, induce la expresión de un gen en el hipocampo del ratón que, en última instancia, mejora la memoria y el aprendizaje espacial.
Sin embargo, creo que a nivel molecular todavía necesitamos más trabajo, dice, señalando que los efectos del factor plaquetario 4 en la neurogénesis fueron relativamente pequeños. Ella dice que le gustaría ver más experimentos sobre las otras proteínas liberadas por las plaquetas después del ejercicio y su influencia en la neurogénesis para comprender completamente cómo funciona el mecanismo.
La realidad es que estos factores nunca funcionan. solo, está de acuerdo Tropepe, porque el beneficio de tener más neuronas después del ejercicio es probablemente algo que se ha cultivado durante muchos, muchos años de evolución y probablemente hay muchas vías paralelas y vías de interacción que necesitan ser reguladas.
Vea cómo la experiencia da forma a la neurogénesis en adultos
Una pregunta pendiente es si las plaquetas juegan un papel similar en los humanos. No está claro si las nuevas neuronas crecen en el cerebro humano adulto, y estudios recientes contradicen si la neurogénesis en el hipocampo humano es detectable en adultos. Pero tal vez las plaquetas y los factores que liberan todavía juegan un papel en otros contextos, como el aprendizaje y la memoria, o condiciones como la depresión o la enfermedad de Alzheimer, sugiere Sleiman. Abre la puerta para mirar más detenidamente diferentes procesos relacionados con el cerebro.
O. Leiter et al., Las plaquetas activadas inducidas por el ejercicio aumentan la proliferación de precursores del hipocampo adulto y promueven la diferenciación neuronal,Stem Cell Reports, doi:10.1016 /j.stemcr.2019.02.009, 2019.
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