La investigación arroja luz sobre cómo progresa el Alzheimer en el cerebro
Crédito: Yurchanka Siarhei/Shutterstock
La enfermedad de Alzheimer y otros tipos de demencia afectan a más de 55 millones de personas en todo el mundo. Pero el desarrollo de tratamientos y curas efectivos avanza lentamente. Hasta cierto punto, esto se debe a que todavía no sabemos lo suficiente sobre las causas de la enfermedad y su progresión.
El trabajo más reciente de mis colegas y yo, publicado en Science Advances, presenta un nuevo enfoque que utiliza ideas de otras áreas de la ciencia para analizar datos de pacientes con Alzheimer. De esta forma, hemos podido comprender mejor los procesos que controlan la progresión de la enfermedad de Alzheimer en el cerebro.
A modo de antecedente, en la enfermedad de Alzheimer y muchas otras enfermedades neurodegenerativas, como enfermedad de Parkinson, las proteínas que normalmente forman parte de las células cerebrales sanas comienzan a unirse en grupos microscópicos. Estos grupos de proteínas, llamados agregados, se forman en los cerebros de los pacientes, destruyen las células cerebrales y provocan síntomas como la pérdida de la memoria.
A medida que aumenta la cantidad de agregados, la enfermedad empeora y eventualmente conduce a la muerte. a menudo muchos años después de los primeros síntomas leves. Es probable que varios procesos contribuyan a la formación de agregados, pero los científicos aún tienen que entender cómo se forman los agregados en detalle y qué procesos son los más importantes para controlar la rapidez con que se forman.
La investigación sobre la enfermedad de Alzheimer a menudo usa laboratorio animales, como ratones, para imitar la enfermedad humana. Este enfoque puede ser muy útil para investigar aspectos específicos de la enfermedad, como el efecto de los factores genéticos. Pero no es un gran modelo para la enfermedad en su conjunto. Esto se debe en parte a que la enfermedad de Alzheimer normalmente tarda décadas en desarrollarse en humanos, y los animales de laboratorio solo pueden estudiarse en un período de tiempo mucho más corto.
Necesitamos una manera de comprender la progresión de la enfermedad de Alzheimer en el cerebro usando datos directamente de humanos. Hasta ahora, esto ha sido difícil, en primer lugar porque los datos de humanos son mucho más limitados que los que podemos obtener en animales de laboratorio (podemos modificar animales de laboratorio, pero no humanos). También ha sido complicado porque no existían los modelos matemáticos para combinar y analizar diferentes tipos de datos humanos relevantes en este contexto.
Aquí es donde entra nuestro trabajo. Usando un enfoque de la química física llamado cinética química, pudimos averiguar qué sucede a nivel microscópico en el cerebro del Alzheimer. La cinética química nos permite comprender la forma en que las moléculas interactúan entre sí y con qué rapidez, sin tener que acercarnos y observar a nivel molecular.
Por ejemplo, podemos averiguar cómo la lejía destruye las moléculas coloreadas simplemente observando la rapidez con la que desaparece una mancha cuando se aplica la lejía. Con la enfermedad de Alzheimer, es mucho más complejo, pero hemos podido aplicar las mismas ideas para determinar cómo se forman los agregados en el cerebro con Alzheimer.
Durante más de diez años, hemos utilizado la cinética química en sistemas cada vez más complejos, comenzando en un tubo de ensayo. Nuestro nuevo estudio representa la primera vez que hemos podido aplicar estos métodos a datos humanos, como exploraciones PET en pacientes que viven con Alzheimer, microscopía cerebral de pacientes que han muerto a causa de la enfermedad y otras técnicas de medición.
Esta imagen muestra agregados de tau (marrón) y células cerebrales (azul) en un cerebro afectado por la enfermedad de Alzheimer. Crédito: Dr. Kieren Allinson/Universidad de Cambridge, autor proporcionado
Los resultados
Descubrimos que los agregados de proteínas en los cerebros de los pacientes con enfermedad de Alzheimer se multiplican exponencialmente, lo que significa que un agregado produce dos agregados después de un cierto período de tiempo, que luego, después de que la misma cantidad de tiempo ha pasado nuevamente, produce cuatro agregados, y así sucesivamente.
Como todos hemos experimentado durante la pandemia de COVID, el crecimiento exponencial puede parecer engañosamente lento al principio, y luego dar como resultado un aumento aparentemente repentino. En la enfermedad de Alzheimer, esto explica por qué los pacientes no experimentan síntomas o presentan síntomas leves, mientras que inicialmente se acumulan agregados, seguidos de una progresión mucho más rápida y un empeoramiento de los síntomas.
Un hallazgo alentador de nuestro trabajo es que el cerebro humano es bastante bueno para ralentizar la multiplicación de agregados. Descubrimos que se necesitan alrededor de cinco años para duplicar la cantidad de agregados, que es más de diez veces más que en animales de laboratorio o en el tubo de ensayo. La razón de esto probablemente se relaciona con muchos factores, como la presencia de moléculas que ralentizan diferentes pasos de agregación en el cerebro. Todo es parte de nuestra investigación en curso.
Otro proceso en el que los científicos están muy interesados es la propagación de agregados de una región del cerebro a otra. También investigamos qué tan importante es este proceso para impulsar la progresión de la enfermedad y descubrimos, sorprendentemente, que parece tener poco efecto sobre la velocidad de progresión. Si bien la dispersión puede influir en la ubicación de los agregados iniciales hasta cierto punto, descubrimos que el principal factor que controla la velocidad de progresión es la multiplicación de agregados en regiones cerebrales individuales.
Podemos pensar en esto volviendo a COVID-19. Detener los viajes entre países no es una forma particularmente efectiva de detener los casos cuando ya hay un número significativo de personas infectadas en el país de origen. Descubrimos que, de la misma manera, es poco probable que detener la propagación de agregados entre las regiones del cerebro ayude a retrasar el Alzheimer una vez que comienza.
Dirigirse a la multiplicación de agregados en regiones individuales del cerebro probablemente sea una estrategia más prometedora. Es posible que algún día podamos aprovechar este enfoque para ralentizar la enfermedad y brindar a los pacientes varios años más de vida saludable.
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Los científicos identifican la causa de la progresión de la enfermedad de Alzheimer en el cerebro Información de la revista: Science Advances
Proporcionado por The Conversation
Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.
Cita: La investigación arroja luz sobre cómo el Alzheimer progresa en el cerebro (2021, 1 de noviembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-11-alzheimer- 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.