Estudios sobre calamares sugieren una nueva vía para la terapia de la ELA, dirigida a la disfunción sináptica
Una captura del calamar costero de aleta larga (Doryteuthis pealeii) a bordo del barco recolector del Laboratorio de Biología Marina, The Gemma. Esta especie se ha utilizado para la investigación básica en neurociencia desde la década de 1930. Crédito: Daniel Cojanu
La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es una de las enfermedades neurodegenerativas más devastadoras del adulto. Los pacientes, incluido el difunto actor y dramaturgo Sam Shepard, se vuelven progresivamente más débiles y finalmente se paralizan a medida que sus neuronas motoras se degeneran y mueren.
Para encontrar una cura para la ELA, que es fatal, los científicos necesitan una comprensión más profunda de cómo interrumpe los canales de comunicación de las neuronas motoras. Debido a que las neuronas motoras van desde el cerebro hasta la médula espinal, y desde la médula espinal hasta los músculos, cuando mueren, el cerebro ya no puede iniciar el movimiento muscular.
Yuyu Song de la Escuela de Medicina de Harvard era un Grass Becaria del Laboratorio de Biología Marina (MBL), Woods Hole, cuando aprovechó un poderoso organismo de investigación en neurociencia, el calamar local, para comenzar a preguntarse cómo se comporta una proteína mutante asociada con la ELA familiar en condiciones controladas.
Su estudio, publicado recientemente en eNeuro, aclara los mecanismos que subyacen a la disfunción neuronal en la ELA y también sugiere un enfoque novedoso para restaurar la salud de las neuronas motoras en pacientes con la enfermedad.
La canción se centró en cómo esto la proteína mutante, llamada G85R-SOD1, afecta la neurotransmisión en la «sinapsis gigante» del calamar, la unión donde las neuronas transmiten señales químicas a las fibras musculares, lo que hace que el músculo se contraiga.
Yuyu Song en el Laboratorio de Biología Marina. Crédito: Canción Yuyu.
La sinapsis gigante del calamar es uno de los pocos sistemas nerviosos maduros que imita las uniones neuromusculares humanas, al tiempo que permite manipulaciones experimentales precisas y mediciones en vivo.
Song demostró que la presencia de SOD1 mutante mal plegado inhibe la transmisión sináptica y disminuye el grupo de vesículas sinápticas, cuyo trabajo es entregar neurotransmisores críticos para las conexiones neuronales.
Sorprendentemente, la función sináptica se restableció mediante estimulación intermitente de alta frecuencia, lo que sugirió que la señalización aberrante del calcio puede ser la base de la toxicidad de SOD1 a la normalidad transmisión sináptica.
Para probar esta hipótesis, Song usó imágenes de calcio para capturar la entrada anormal de calcio en la terminal presináptica y confirmó el papel protector de un quelante de calcio, que corrigió el desequilibrio de calcio sin afectar la neurotransmisión.
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Esto sugiere un nuevo enfoque para la intervención terapéutica para la ELA, en el que la regulación química o eléctrica del calcio y su downstre Las vías de señalización am pueden restaurar la salud de las neuronas motoras.
«En conjunto, nuestros resultados no solo demostraron la disfunción sináptica relacionada con la ELA y sus vías moleculares subyacentes, sino que también ampliaron nuestra comprensión de la fisiología sináptica fundamental», dice Song. .
Song, quien es MD-PhD, ha pasado numerosos veranos en el MBL utilizando el calamar local para desentrañar las patologías básicas que subyacen a las enfermedades neurodegenerativas. Comenzó a venir regularmente en 2007 como estudiante de posgrado con Scott Brady, cuyo laboratorio estaba desarrollando el axón (fibra nerviosa) gigante del calamar como un sistema para estudiar enfermedades humanas.
«Un verano, conversé con Rodolfo Linas en el MBL, que ha estado haciendo grabaciones sinápticas en el calamar durante muchas décadas», dice Song. «Ayudé a su laboratorio con un poco de microscopía electrónica en la sinapsis del calamar gigante junto con Jorge Moreira, y Rodolfo me desafió/animó a hacer yo mismo estudios sinápticos. En el verano de 2013, decidí establecer la sinapsis del calamar gigante como un modelo de enfermedad para ALS y aprender electrofisiología en esta preparación clásica».
Ese mismo verano, Song conoció a los científicos del Centro Whitman Steve Zottoli, George Augustine y Len Kaczmarek, quienes le aconsejaron que solicitara una Beca Grass, en la que podría establecer un proyecto de investigación independiente en MBL. Después de su productiva experiencia en Grass Lab, Song regresó al MBL durante varios años como científica del Centro Whitman e inició más colaboraciones con científicos del MBL y de la Universidad de Chicago.
Song encontró una familia duradera en el MBL, dice. . «Los Grass Fellows de 2014 siguen en contacto entre sí y compartimos juntos nuestro éxito y nuestra lucha en la vida y la ciencia», dice. Los directores y administradores de Grass Lab siguen siendo queridos amigos. Y rápidamente reconoce la contribución esencial de la operación de recolección de MBL, que proporciona una captura diaria de calamares para ella y otros científicos de MBL en temporada. «Toda la tripulación del Centro de Recursos Marinos se siente como una familia, no solo como colaboradores científicos», dice.
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Restauración de la comunicación entre los nervios y los músculos en la ELA Más información: Yuyu Song, Synaptic Actions of Amyotrophic Lateral Sclerosis-Associated G85R-SOD1 in the Squid Giant Synapse, eNeuro (2020) . DOI: 10.1523/ENEURO.0369-19.2020 Proporcionado por Marine Biological Laboratory Cita: Los estudios de calamar sugieren una nueva ruta para la terapia para la ELA, dirigida a la disfunción sináptica (2020, 1 de junio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https:/ /medicalxpress.com/news/2020-06-squid-route-therapy-als-synaptic.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.