El ‘sistema de apoyo’ recientemente descubierto para los axones sugiere un nuevo objetivo terapéutico para las enfermedades neurodegenerativas
Esta imagen muestra axones in vitro 24 horas después de la lesión. La presencia de células de Schwann (núcleos en cian) ayudó a mantener la integridad de los axones (en magenta y amarillo). Crédito: Elisabetta Babetto, HJKRI
Los axones son proyecciones largas, parecidas a dedos, de neuronas que transmiten señales críticas a través del sistema nervioso. Pero debido a que son frágiles, a menudo se encuentran entre las primeras víctimas de ciertas enfermedades neurodegenerativas, que causan síntomas como debilidad muscular o entumecimiento de las extremidades.
Una nueva investigación de la Universidad de Buffalo revela que, a pesar de la fragilidad de los axones, la envoltura celular (células de Schwann) que los recubre puede acudir en su ayuda cuando detecta que los axones han sido dañados.
Publicado en Nature Neuroscience la semana pasada, el artículo revela por primera vez que las células de Schwann, que rodean los axones dentro de los nervios como un guante cubre una mano, pueden ayudar a los axones lesionados.
«Cuando los axones están dañados temprano por enfermedades neurodegenerativas, la red neuronal se interrumpe, lo que lleva a síntomas debilitantes», dijo Bogdan Beirowski, MD, Ph.D., profesor asistente de bioquímica en la Facultad de Medicina y Ciencias Biomédicas Jacobs de la UB e investigador principal en Hunter James Kelly Research Institute (HJKRI) de la UB.
Explicó que las terapias para proteger específicamente los axones apenas comienzan a desarrollarse y se enfocan exclusivamente en las neuronas, dejando de lado las células de Schwann.
Los hallazgos de la UB fueron descr Un revisor del estudio lo calificó como un gran avance en la biología de las células de Schwann.
«Hemos descubierto una nueva función metabólica de las células de Schwann», dijo Beirowski. «Este es un cambio de paradigma que se aleja de los mecanismos de protección de los axones centrados en las neuronas».
«Hemos descubierto que cuando los axones están estresados, desarrollan un mayor apetito por los azúcares producidos por las células de Schwann, lo que puede ayudar los axones se recuperan», explicó. «Debido a que la desaparición del axón es un sello distintivo de muchas afecciones degenerativas, nuestro estudio allana el camino para explotar este mecanismo endógeno para desarrollar enfoques terapéuticos novedosos que se centren en la glía, las células no neuronales de apoyo del sistema nervioso para estabilizar los axones en la enfermedad. .»
Enfermedad de Lou Gehrig y neuropatías periféricas
«Nuestro descubrimiento es universalmente aplicable a diferentes condiciones neurodegenerativas que afectan a los axones en el sistema nervioso periférico», explicó Beirowski. En particular, dijo que los hallazgos deberían ser de especial interés para los neurocientíficos que trabajan en la esclerosis lateral amiotrófica (ELA, o enfermedad de Lou Gehrig) y las neuropatías periféricas.
Los investigadores descubrieron que las células de Schwann «sensan» cuando los axones se vuelven enfermos y, en respuesta, proporcionarles cantidades cada vez mayores de productos azucarados como fuente de energía para promover la estabilidad del axón.
A nivel molecular, la lesión del nervio provoca una regulación ascendente espectacular de la glucólisis en las células de Schwann, el metabolismo proceso en el que la glucosa se descompone para formar dos moléculas de piruvato, un azúcar más simple. Eso, junto con la regulación positiva de los transportadores de azúcar especializados en la membrana celular, promueve la liberación de azúcares de las células de Schwann que sostienen los axones enfermos.
«Es como si las células de Schwann se convirtieran en una especie de sistema de apoyo energético para los axones lesionados», dijo Beirowski.
Mediante la manipulación farmacológica y genética de esta vía metabólica, los investigadores pudieron proteger los axones que habían sido lesionados de diferentes maneras en ratones.
Estudiar cómo los axones y las células de Schwann interactúan metabólicamente
Los investigadores dijeron que, si bien los axones y las células de Schwann forman una relación inextricable, los neurobiólogos generalmente los estudian por separado.
«En este estudio, traemos axones y las células de Schwann juntas para estudiar sus interacciones metabólicas por primera vez en el contexto de la lesión del axón», dijo Elisabetta Babetto, Ph.D., autora principal, profesora asistente de investigación de farmacología y toxicología en la Escuela Jacobs e investigadora del HJKRI .
Beirowski agregó que la investigación podría conducir a más investigaciones sobre relaciones similares entre los axones y las contrapartes de las células gliales del sistema nervioso central, llamadas oligodendrocitos y astrocitos.
«Lo que es especialmente intrigante de estos hallazgos es que mostramos por primera vez un mecanismo transcelular fisiológico que tiene un efecto calmante y reparador para los axones lesionados», dijo Babetto.
Los investigadores dijeron que en el futuro podría ser posible desarrollar un tratamiento que fortalecería los axones manipulando el metabolismo glucolítico en los nervios. La investigación también puede conducir a un tratamiento preventivo que podría reducir el daño axónico en escenarios en los que los axones son especialmente vulnerables, como en la neuropatía periférica inducida por quimioterapia.
La investigación de la UB también podría ayudar a comprender por qué ocurre la neuropatía a menudo en la diabetes. «Debido a que un sensor de nutrientes y energía está involucrado en el mecanismo molecular que regula la glucólisis, nuestros hallazgos también pueden mejorar nuestra comprensión de cómo la dieta, el ejercicio y otros factores ambientales afectan la integridad del axón en el sistema nervioso periférico», dijo Beirowski.
Keit Men Wong, Ph.D., quien realizó su investigación doctoral en el HJKRI y obtuvo su doctorado en la UB, es coautora; es investigadora postdoctoral en el Centro Médico Universitario de Gttingen.
El trabajo fue financiado por dos subvenciones de la Asociación de Distrofia Muscular otorgadas a Beirowski y Babetto.
HJKRI lleva el nombre del hijo del ex mariscal de campo de los Buffalo Bills, Jim Kelly. Hunter Kelly murió a los ocho años en 2005 por complicaciones de la enfermedad de Krabbe.
Explorar más
Primer paso para inducir la autorreparación en el sistema nervioso central Más información: Elisabetta Babetto et al. Un cambio glucolítico en las células de Schwann respalda los axones lesionados, Nature Neuroscience (2020). DOI: 10.1038/s41593-020-0689-4 Información de la revista: Nature Neuroscience
Proporcionado por la Universidad de Buffalo Cita: El ‘sistema de apoyo’ recientemente descubierto para los axones sugiere un nuevo objetivo terapéutico para enfermedades neurodegenerativas (26 de agosto de 2020) consultado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-08-newly-axons-therapeutic-neurodegenerative-diseases.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.