Estudio revela misterios del envejecimiento del cerebro con síndrome de Down
Autor principal Jerold Chun, MD, Ph.D., profesor y vicepresidente principal de Neurociencia Drug Discovery en Sanford Burnham Prebys. Crédito: Sanford Burnham Prebys
En el primer estudio de este tipo, investigadores de Sanford Burnham Prebys han descubierto cambios moleculares dentro de los cerebros que envejecen de personas con síndrome de Down que podrían ayudar a explicar sus desafíos cognitivos, incluido el desarrollo uniforme de la enfermedad de Alzheimer en estos individuos más adelante en la vida. Los hallazgos, publicados en Proceedings of the National Academy of Science, podrían ayudar a allanar el camino para nuevas terapias para ayudar a las personas con síndrome de Down y enfermedad de Alzheimer.
«Se encontró un nivel sorprendentemente alto de diversidad molecular y celular que afecta a células cerebrales individuales, lo que brinda nuevas vías para comprender tanto el síndrome de Down como la enfermedad de Alzheimer», dice el autor principal Jerold Chun, MD, Ph.D., profesor y director vicepresidente de Neurociencia Drug Discovery en Sanford Burnham Prebys.
Una vieja pregunta requiere nuevas técnicas
El síndrome de Down, también conocido como trisomía 21, ocurre cuando el cuerpo tiene una copia adicional de cromosoma 21, lo que da como resultado tres copias en lugar de las dos habituales. Ocurriendo en aproximadamente uno de cada 700 nacimientos, es el trastorno cromosómico más común. Además de sus desafíos cognitivos de por vida, todas las personas con síndrome de Down son excepcionalmente vulnerables a la neurodegeneración más adelante en la vida.
«Para cuando tengan 40 años, todas las personas con síndrome de Down experimentarán algo de Alzheimer patología», dice Chun. «Nos preguntamos qué sucede en el cerebro antes de que se arraigue la enfermedad de Alzheimer».
Si bien se han identificado algunos de los genes y vías bioquímicas involucradas en el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer en personas con síndrome de Down, el panorama general es que las células y Los cambios moleculares que son responsables de desencadenar estas vías siguen siendo un misterio.
Para investigar esta pregunta, Chun y su equipo analizaron 29 cerebros con síndrome de Down post-mortem utilizando un método llamado transcriptómica de núcleo único, que analiza el ARN moléculas dentro de células individuales. Debido a que el ARN codifica proteínas, conocer la secuencia de ARN revela qué proteínas probablemente se están produciendo. Y aunque esta técnica se usa ampliamente en muchos campos, nunca se ha usado en el cerebro con síndrome de Down. Además, el artículo representa el primer uso publicado de secuenciación de lectura larga en el cerebro humano, un método de secuenciación de genes más preciso y menos propenso a errores.
«Nuestro estudio reveló cambios no apreciados en los tipos de células cerebrales que involucran cientos de miles de ARN nunca antes vistos que no se pueden ver usando técnicas estándar», dice Chun. «Estos ahora se pueden considerar para comprender el cerebro».
El cerebro con síndrome de Down es un paisaje molecular rico
El equipo encontró varios aspectos únicos del cerebro con síndrome de Down que podrían ayudar a identificar el origen de los desafíos cognitivos del síndrome de Down y el Alzheimer. Primero, encontraron que en el síndrome de Down, hay más neuronas inhibitorias que excitatorias en el cerebro en general, lo que significa que hay más neuronas que bloquean las señales eléctricas del cerebro que aquellas que las activan. También encontraron aumentos tempranos y sostenidos en la microglía activada, un tipo de célula cerebral que es un objetivo emergente para el tratamiento de formas comunes de la enfermedad de Alzheimer.
«Podríamos ver estas características microgliales en cerebros jóvenes, mucho antes de la enfermedad de Alzheimer». ocurre», dice Chun. «Este hallazgo identifica a la microglía como un jugador prominente y temprano en el cerebro con síndrome de Down».
El equipo también encontró firmas especiales en miles de ARN llamadas uniones intraexónicas, donde las secciones de codificación de proteínas del material genético se unen para formar nuevas moléculas. Estas uniones solo se habían visto previamente en un gen, llamado APP, cuyas alteraciones se cree que causan la enfermedad de Alzheimer.
La presencia de estas uniones es consistente con un fenómeno en el cerebro llamado recombinación de genes somáticos: cuando el ADN se mezcla en nuevas combinaciones de genes. Los investigadores han propuesto previamente la recombinación de genes somáticos para operar en la enfermedad de Alzheimer, y estos nuevos hallazgos refuerzan esta hipótesis.
«Se necesitarán más estudios para confirmar si estos nuevos ARN reflejan la recombinación de genes somáticos o provienen de alguna otra fuente», dice Chun. «Pero dado lo que hemos encontrado antes en los cerebros con Alzheimer, esta nueva evidencia del síndrome de Down apunta en esa dirección, y estamos emocionados de investigar más».
Lo mejor puede estar por venir
Aunque el trabajo está lejos de terminar, la investigación es un paso adelante sin precedentes en la observación de la neurobiología del síndrome de Down a lo largo de la vida, creando nuevas vías de investigación.
«Es maravilloso que las personas con El síndrome de Down vive más tiempo ahora que en cualquier otro momento de la historia, y esperamos que nuestra investigación contribuya en última instancia a mejorar su calidad de vida en todas las edades», dice Chun. «Estamos agradecidos con los donantes de cerebros, así como con sus familias, por ayudar a nuestro equipo y a otros investigadores a continuar dando forma a nuestra comprensión tanto del síndrome de Down como de la enfermedad de Alzheimer».
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Detener la demencia en pacientes con síndrome de Down Más información: Diversidad de isoformas de ARN y células alteradas en cerebros con síndrome de Down envejecidos, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2021). DOI: 10.1073/pnas.2114326118. Información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por Sanford Burnham Prebys Cita: El estudio revela los misterios del envejecimiento del cerebro con síndrome de Down (2021, 15 de noviembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-11-unravels-mysteries-aging-syndrome-brain.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.