Un estudio revela un vínculo probable entre la disfunción mitocondrial y los trastornos cognitivos dependientes de la edad
Una comparación de marcadores oxidativos mitocondriales reveló que el daño oxidativo aumentó en los cerebros de ratones con enfermedad de Alzheimer. Crédito: MDPI, Biomedicinas. Volumen 10, Número 2
La cadena de transporte de electrones mitocondriales, que se requiere para generar energía durante los procesos celulares, también produce especies reactivas de oxígeno (ROS) que atacan los tejidos y causan daño oxidativo. Este daño puede causar disfunción mitocondrial e incluso provocar la muerte celular. Dado que nuestro cerebro usa más oxígeno que otros órganos, es más vulnerable a este daño por ROS.
Según la literatura, ROS también provoca la acumulación de amiloide-(A), que marca el inicio de la enfermedad de Alzheimer (EA), un grave trastorno neurodegenerativo irreversible. Los tratamientos para la EA no detienen su progresión, lo que requiere el desarrollo de nuevas terapias.
En un estudio anterior, un equipo de científicos descubrió que los niveles de oxidación eran sustancialmente más altos en ratas mayores con deficiencia de vitamina E que en ratas más jóvenes. Además, la producción de ROS a través de la oxidación mitocondrial podría dañar las células cerebrales, lo que implica un fuerte vínculo entre la EA y la disfunción mitocondrial. Para mejorar esta comprensión, el mismo grupo de científicos ha demostrado ahora que la progresión de la EA está estrechamente relacionada con el daño cerebral oxidativo. El estudio, dirigido por el Prof. Koji Fukui, junto con sus colegas, el Sr. Naoki Yoshida, el Sr. Yugo Kato y el Prof. Hirokatsu Takatsu, se publicó recientemente en Biomedicines. «Demostramos que la oxidación impactó negativamente en las mitocondrias, lo que condujo a una disfunción cognitiva», explica el profesor Fukui, autor correspondiente del estudio.
Los científicos utilizaron tres grupos de ratones AD de 3, 6 y y 20 meses, junto con controles sanos. Para probar sus habilidades cognitivas y de coordinación, los ratones fueron examinados en dos experimentos bien conocidos: el laberinto de agua de Morris y la prueba de Rota-rod. Descubrieron que los ratones AD tardaron más en completar sus objetivos de laberinto, pero no disminuyeron la velocidad. En la prueba Rota-rod, los ratones AD de 6 y 20 meses permanecieron en la barra durante más tiempo, mientras que los ratones de control de la misma edad cayeron más rápido. El profesor Fukui explica: «La diferencia en el tiempo de caída podría atribuirse a la diferencia de peso entre los dos grupos, ya que los ratones de control eran más pesados que los ratones AD». Estos resultados sugirieron que los ratones con AD tenían deterioro cognitivo pero no tenían problemas de coordinación.
Para identificar qué proteínas relacionadas con AD eran responsables de dicho deterioro cognitivo, los autores recolectaron muestras de tejido de varias partes del cerebro de ambos grupos de ratones y evaluaron los niveles de marcadores oxidativos en las muestras. Primero, encontraron que los ratones con AD tenían niveles más altos de A, con un aumento gradual observado con la edad. Para su sorpresa, la proteína A1-42 relacionada con la EA era significativamente más alta en el hipocampo que en otras partes del cerebro. Sin embargo, no encontraron alteraciones en los niveles de la proteína tau, que es otro marcador que se acumula en la patología de la EA. En general, se confirmó que la agregación de A1-42 en el hipocampo causaba deterioro cognitivo en ratones con AD.
El equipo también tenía especulaciones acerca de que el daño mitocondrial inducido por ROS estaba estrechamente relacionado con la supervivencia de las neuronas. Para validar su hipótesis, determinaron los niveles de algunas enzimas oxidativas mitocondriales clave, incluida la nicotinamida-nucleótido adenililtransferasa (NMNAT)-3, que exhibe efectos antienvejecimiento. Si bien se encontró que NMNAT-3 estaba reducido, los niveles de 3-NT (3-nitrotirosina), un indicador de mayor oxidación, aumentaron con la edad en ratones con AD. «Con niveles reducidos de NMNAT-3 y niveles más altos de 3-NT, es evidente que la oxidación causa disfunción mitocondrial y eventualmente conduce a disfunción cognitiva», comenta el profesor Fukui.
El equipo es optimista sobre las implicaciones potenciales de sus resultados, particularmente en el aumento de la ingesta de compuestos antioxidantes que pueden ayudar a nuestros cuerpos a mitigar las ROS. De hecho, muchos antioxidantes naturales, como las vitaminas E y C, pueden obtenerse de fuentes dietéticas. El profesor Fukui concluye suponiendo: «Si las mitocondrias pueden protegerse de las ERO, la función mitocondrial y la función cognitiva pueden mantenerse. La investigación futura debe concentrarse en desarrollar marcadores de diagnóstico para detectar alteraciones tempranas en el cerebro, así como en explorar compuestos con alta actividad antioxidante. en las mitocondrias».
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Los déficits de desintoxicación de metilglioxal causan anomalías conductuales similares a las de la esquizofrenia Más información: Naoki Yoshida et al, Relación entre la disfunción cognitiva y la variabilidad relacionada con la edad en marcadores oxidativos en mitocondrias aisladas de la enfermedad de Alzheimer Enfermedad Cerebros de ratones transgénicos, Biomedicinas (2022). DOI: 10.3390/biomedicines10020281 Proporcionado por el Instituto de Tecnología Shibaura Cita: El estudio revela un vínculo probable entre la disfunción mitocondrial y los trastornos cognitivos dependientes de la edad (2022, 14 de febrero) consultado el 29 de agosto de 2022 en https://medicalxpress. com/news/2022-02-reveals-link-mitochondrial-dysfunction-age-dependent.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.