Nueva función de la leptina: promoción de la formación de sinapsis en neuronas de rata
ARRIBA: Neuronas del hipocampo de rata etiquetadas en púrpura con probables sinapsis GABAérgicas etiquetadas en azulG.S. SAHIN ET AL. SCI SIGNAL, DOI:10.1126/scisignal.abe4111, 2021.
La leptina es una hormona liberada por las células grasas en organismos adultos, y los investigadores se han centrado en gran medida en cómo controla el apetito. En un estudio publicado el 18 de mayo en Science Signaling, los autores muestran que la leptina promueve la formación de sinapsis, o sinaptogénesis, en el desarrollo de neuronas de roedores en cultivo.
Este artículo hace un trabajo realmente maravilloso [descomponiendo] los mecanismos de señalización de la leptina, y los autores analizan los cambios en la función sináptica, no solo a nivel de proteína, sino también a nivel fisiológico, dice Laura Cocas, neurocientífica de Universidad de Santa Clara que no participó en el estudio. Debido a que todo el trabajo en el papel se realiza in vitro, pueden realizar un análisis muy cuidadoso. . . para desglosar cada paso en la vía de señalización.
Cuando el neurocientífico de la Universidad Estatal de Washington Gary Wayman y su grupo comenzaron a trabajar en la leptina hace unos 10 años, la mayor parte de la investigación había examinado la función de las hormonas en la regulación de la saciedad. Pero nosotros y otros sabíamos que la leptina surgía durante un período crítico de desarrollo neuronal y, en particular, sináptico en el cerebro, dice. En las personas, este aumento ocurre durante el tercer trimestre del desarrollo fetal y, en los roedores, durante las primeras semanas de vida. Este aumento de leptina es independiente de la cantidad de tejido adiposo presente. Y no controla la alimentación durante este período porque los circuitos de alimentación no se han desarrollado, por lo que realmente queríamos comprender cuál era el papel del desarrollo.
Todo el mundo ha estado hablando de [leptina] en gran medida como un factor que regula la alimentación, por lo que es muy sorprendente que ahora sepamos que tiene un papel muy importante en la regulación del patrón y el desarrollo del cerebro.
Gary Wayman, Universidad del Estado de Washington
Wayman y Los colegas se centraron en el hipocampo porque, a pesar de ser una de las regiones mejor caracterizadas del cerebro, no había mucha información sobre lo que estaban haciendo los receptores de leptina presentes, particularmente durante el desarrollo. Múltiples grupos también habían demostrado que la leptina inyectada en esta región del cerebro puede mejorar la cognición y actuar como antidepresivo.
El equipo trató con leptina neuronas hipocampales cultivadas de crías de rata de un día de edad y descubrió que aumentaba la presencia de sinapsis que señalizan con el neurotransmisor ácido gamma aminobutírico (GABA). Para investigar la función de estas llamadas sinapsis GABAérgicas, los investigadores trataron cortes de cerebro de cachorros de rata y ratón con leptina y luego realizaron registros electrofisiológicos de las neuronas del hipocampo. Vieron un aumento en la frecuencia y amplitud de las corrientes GABAérgicas después del tratamiento, un efecto que los investigadores bloquearon al derribar el receptor de leptina, lo que indica que la leptina expande el número de sinapsis GABA y las hace más eficientes.
Luego, los investigadores analizaron cómo la leptina ejerce estos efectos y determinó que aumenta las interacciones entre el principal receptor GABA en la neurona postsináptica y otra proteína llamada -PIX, que se sabe que regula el citoesqueleto de actina. También demostraron que -PIX forma un complejo con el receptor de leptina y que todas estas conexiones facilitan el aumento en la formación de sinapsis GABAérgicas que se observa durante el desarrollo de neuronas de roedores en cultivo.
Si bien se ha sugerido antes que la leptina apoya el crecimiento y la supervivencia de las neuronas, dice Wayman, todo el mundo ha estado hablando de él como un factor que regula en gran medida la alimentación, por lo que es muy sorprendente que ahora sepamos que tiene un papel muy importante en la regulación del patrón y el desarrollo del cerebro .
Una pregunta pendiente, según Claire Cheetham, neurocientífica de la Universidad de Pittsburgh que no participó en el estudio, es si la leptina juega un papel similar en el cerebro adulto, particularmente en la sinaptogénesis en las neuronas adultas. , que generalmente ocurre en el hipocampo y, de ser así, si también participan las moléculas que interactúan con la leptina identificadas aquí.
Durante este período, la sinapsis GABAérgica y la activación del receptor GABA regulan Late otros eventos de desarrollo en la neurona, en particular, el desarrollo de la sinapsis excitatoria, le dice Wayman a The Scientist. En el cerebro adulto, el GABA es el principal neurotransmisor inhibitorio, lo que hace que las neuronas postsinápticas se aquieten, pero excita a las neuronas inmaduras. Debido a que la leptina desempeña un papel en la sinaptogénesis GABAérgica, los niveles de la hormona durante el desarrollo podrían influir en la formación de sinapsis inhibidoras y excitatorias, así como en la cognición posterior y el desarrollo emocional. Hay algunos cruces intrincados entre diferentes elementos sinápticos, señala Wayman. Y sin esta acción excitadora del GABA, no se producen otros pasos importantes del desarrollo neuronal.
En el futuro, Wayman y sus colegas investigarán si estos mecanismos influyen en el autismo, el síndrome de X frágil y el síndrome de Rett. Una de las principales causas asociadas a la mayoría de los trastornos neurológicos es el desarrollo sináptico defectuoso o las conexiones sinápticas, explica. Necesita tanto el número correcto de sinapsis excitatorias como inhibitorias, y necesita que esas sinapsis ocurran en las neuronas diana correctas.