Comprender el Alzheimer a través del análisis celular y la investigación específica del sexo
Dr. Le Zhang (derecha) y el Dr. Stephen Strittmatter (izquierda) están trabajando para descubrir, por primera vez, diferencias específicas de sexo en los orígenes de la enfermedad de Alzheimer mediante el estudio de células individuales. Crédito: Universidad de Yale
El cerebro humano promedio es la estructura más complicada de la Tierra. Con un peso de tres libras, este increíble órgano controla todas las funciones del cuerpo, gestiona las interacciones con el mundo exterior, almacena y recupera recuerdos, diseña rascacielos y naves espaciales, dirige sueños, impulsa actividades creativas y forja nuestras personalidades.
Estas computadoras orgánicas contienen alrededor de 100 mil millones de células individuales, un poco más de un cuarto por ciento de los 37 billones de células que se estima que componen los componentes básicos del cuerpo humano. Los científicos aún están comenzando a comprender cómo funciona e interactúa la variedad de estructuras celulares en el paisaje interconectado y estrechamente empaquetado del cerebro humano.
Para los investigadores que buscan causas precisas del deterioro de la enfermedad de Alzheimer y otras demencias, el La complejidad del cerebro y la diversidad de las bases moleculares de estas enfermedades han dificultado el diseño de estrategias de prevención y tratamientos.
¿Cómo desentrañar tal complejidad? Una respuesta prometedora, gracias a la última tecnología y técnicas analíticas: comience de manera simple.
«Sabemos muy poco acerca de cómo se desarrolla la enfermedad de Alzheimer», dijo el Dr. Le Zhang, miembro de la facultad a cargo de estudios unicelulares. diseño experimental y análisis de datos en el Departamento de Neurología de la Escuela de Medicina de Yale. «Para comprender lo que les sucede a las personas con una enfermedad tan compleja, debemos comenzar a nivel celular. Eso debe incluir observar las diferencias específicas del sexo que existen en las células individuales de mujeres y hombres».
En un paso importante hacia este entendimiento crucial, la Investigación de la Salud de la Mujer en Yale ahora está colaborando con el Dr. Zhang y el Dr. Stephen Strittmatter, Director del Centro de Investigación de la Enfermedad de Alzheimer de Yale (ADRC), para descubrir, por primera vez, el sexo. diferencias específicas en los orígenes de la enfermedad de Alzheimer mediante el estudio de células individuales.
«Al comprender las diferencias sutiles entre las poblaciones de células en la enfermedad de Alzheimer, podemos aprovechar nuestro conocimiento de las anomalías que causan la muerte celular y cómo se relacionan a los síntomas de la enfermedad, como la disfunción cognitiva», dijo el Dr. Strittmatter, Profesor Vincent Coates de Neurología y Profesor de Neurociencia. «Tal conocimiento tiene el potencial de identificar pistas biológicas ocultas y producir nuevos objetivos terapéuticos que beneficiarán a las mujeres y los hombres que padecen o están en riesgo de desarrollar esta enfermedad destructiva».
¿Qué es la enfermedad de Alzheimer?
Las unidades fundamentales del sistema nervioso, incluidos el cerebro y la médula espinal, se denominan células nerviosas o neuronas. Con algunas excepciones, estas células, que se comunican eléctricamente con otras células, normalmente no se reproducen ni se reemplazan a sí mismas como lo hacen otras células del cuerpo. Cuando las neuronas se dañan o mueren a un ritmo acelerado, esto se denomina neurodegeneración.
La enfermedad de Alzheimer (EA) es la enfermedad neurodegenerativa más común y actualmente no existe un tratamiento eficaz. Los síntomas incluyen pérdida progresiva de la memoria y disfunción cognitiva, con un impacto significativo en el funcionamiento diario de quienes luchan contra la enfermedad y en la vida de sus cuidadores.
Más de 5.5 millones de personas en los Estados Unidos tienen la enfermedad de Alzheimer, dos -tercios de los cuales son mujeres. Además, las mujeres tienen un riesgo mucho mayor de desarrollar la enfermedad, atribuible a una esperanza de vida superior a la media superior a la de los hombres. Una de cada cinco mujeres de 65 años o más está en riesgo, en comparación con uno de cada 11 hombres. Las mujeres con AD también tienen síntomas cognitivos más severos y neurodegeneración.
La enfermedad de Alzheimer ocurre cuando fallan varios procesos celulares. Por ejemplo, las acumulaciones de proteínas específicas, conocidas como placas de beta amiloide, alrededor de las células nerviosas pueden disminuir su capacidad para comunicarse entre sí y transmitir mensajes de manera efectiva dentro del cerebro. Las células de las personas con AD también experimentan una interrupción en su capacidad para transportar nutrientes debido a la formación de estructuras de enfermedades conocidas como ovillos. Además, las personas con AD pueden sufrir inflamación en el sistema nervioso. Los investigadores están explorando cómo las placas, los ovillos y la inflamación se relacionan entre sí y causan enfermedades.
Las placas de beta amiloide se acumulan en las células nerviosas y alteran su función. Vistas aquí en esta representación 3D médicamente correcta, estas placas se observan con frecuencia en la enfermedad de Alzheimer. Al observar cómo los procesos celulares como este se descomponen y conducen a la EA, los Dres. Zhang y Strittmatter están recopilando datos importantes para evitar o retrasar la progresión de la enfermedad. Crédito: bigstockphoto.com
Lo que ha hecho que la enfermedad de Alzheimer sea especialmente difícil de tratar es que involucra muchos tipos de células, incluidas las neuronas, las células que aíslan a las neuronas llamadas células gliales y las células inmunitarias que combaten la enfermedad. Las fallas en cada uno de estos tipos de células no solo contribuyen a la enfermedad por sí mismas, sino que estos tipos de células también interactúan entre sí, lo que complica aún más nuestra comprensión del desarrollo de la enfermedad.
Actualmente tampoco está claro cómo las células Los mecanismos subyacentes de la enfermedad de Alzheimer contribuyen de manera diferente a los síntomas en mujeres y hombres. Por lo tanto, una comprensión precisa de cómo funcionan las células individuales de diversos tipos en estados sanos y de enfermedad en mujeres y hombres tiene el potencial de abrir puertas para el tratamiento específico del sexo de la EA.
Aprovechando el análisis de células individuales para estudiar la enfermedad de Alzheimer
Recientemente, los investigadores han desarrollado formas de analizar diferencias sutiles entre células individuales, produciendo enormes cantidades de datos genéticos que pueden revelar información importante sobre tipos y enfermedades. Las técnicas, denominadas colectivamente análisis unicelulares, ofrecen una oportunidad única para descubrir posibles orígenes diferentes de enfermedades en mujeres y hombres.
En asociación con WHRY y con el apoyo de The Werth Family Foundation, los Dres. Zhang y Strittmatter están usando análisis unicelulares para descubrir vías moleculares específicas del sexo en la enfermedad de Alzheimer, centrándose en anomalías e inflamación del sistema nervioso central.
En un estudio anterior, los Dres. Zhang y Strittmatter demostraron que pueden usar con éxito el análisis unicelular para perfilar cerebros de personas con y sin enfermedad de Alzheimer. Sus datos preliminares indican que las personas con EA tienen más de un tipo de célula glial involucrada en las respuestas inmunitarias en una región del cerebro fuertemente afectada por la EA llamada giro temporal medio.
Los investigadores ahora están desarrollando y expandiendo este trabajo para descubrir cómo las subpoblaciones de tipos de células neuronales, gliales e inmunitarias contribuyen de manera diferente a la enfermedad de Alzheimer según el sexo.
Estudiando la enfermedad en el nivel más básico
«Debe haber una razón por la que la enfermedad de Alzheimer es más grave en las mujeres y por la que las mujeres corren un riesgo mayor», dijo Zhang. «¿Qué sucede a nivel celular? ¿Cuáles son las diferentes vías moleculares que conducen a la enfermedad? Estos son los tipos de preguntas que nos hacemos y respondemos».
Al estudiar las células cerebrales individuales de sujetos con y sin enfermedad de Alzheimer, los investigadores podrán identificar poblaciones de células específicas del sexo y vías de señalización alteradas durante el desarrollo de la EA. Estos resultados formarán la base para futuros estudios dirigidos a estas células e intentar ayudar a mujeres y hombres a evitar o retardar la progresión de la enfermedad.
Además, los Dres. Zhang y Strittmatter estudiarán las células en el líquido cefalorraquídeo (LCR) de pacientes con AD para identificar cambios genéticos potenciales en el sistema inmunológico entre los sexos y ayudar en el diagnóstico y seguimiento de enfermedades. Esto proporcionará el primer recuento completo de toda la actividad genética a nivel de una sola célula en todo el sistema nervioso central en la enfermedad de Alzheimer, lo que podría arrojar luz sobre por qué las mujeres experimentan síntomas más graves y ayudar a desarrollar objetivos específicos de sexo para el tratamiento.
Solo recientemente tales esfuerzos comenzaron a enfocarse en el impacto de enfermedades específicas, dijo Zhang. Ella y sus colegas compartirán sus datos abiertamente, generando la primera hoja de ruta celular para una región clave del cerebro humano que padece la enfermedad de Alzheimer. Y podrán proporcionar este modelo y soporte tecnológico unicelular a otros investigadores que trabajan en otros aspectos de la biología y la enfermedad.
«Para ayudar a las personas, primero debemos comprender qué somos y qué nos sucede en el nivel más básico», dijo Zhang. «Eso comienza con nuestras células».
Explore más
Nuevo método de imágenes arroja luz sobre la enfermedad de Alzheimer Proporcionado por la Universidad de Yale Cita: Comprensión de la enfermedad de Alzheimer a través del análisis celular y la investigación específica del sexo (6 de abril de 2020) consultado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-04-alzheimer-cell-analysis-sex-specific.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.