Los científicos identifican el papel de apoyo de la proteína BDNF en la enfermedad de Kennedy
Músculo BDNF, un potencial terapéutico novedoso para la enfermedad de Kennedy, rescata la función motora a través de distintas acciones en los músculos de contracción lenta versus los de contracción rápida. Crédito: Halievski
A medida que abrimos computadoras para conectarnos entre nosotros de forma remota, las neuronas motoras de nuestra médula espinal abren vías sinápticas para conectarse físicamente con nuestros músculos. Rara vez pensamos en estas señales eléctricas que van y vienen entre computadoras o nuestras neuronas y músculos, hasta que esas señales se pierden.
La enfermedad de Kennedy, una enfermedad neuromuscular degenerativa, afecta a 1 de cada 40 000 hombres cada año. Se ha avanzado poco en la comprensión de su base biológica desde que se identificó en la década de 1960, pero una pista prometedora puede ser una familia de proteínas conocidas como factores neurotróficos.
Los científicos de la MSU, Cynthia Jordan, profesora del Colegio de Programa de Neurociencia de Ciencias Naturales y Katherine Halievski, ex Ph.D. Jordan’s Lab y autor principal, publicó un estudio de referencia en el Journal of Physiology que describe el papel clave de una de estas proteínas en la enfermedad de Kennedy: el factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF).
«Hubo historias que los factores neurotróficos podían ralentizar las enfermedades neurodegenerativas, pero en lo que se quedaron cortos fue en entender realmente cómo ralentizan la enfermedad», explicó Jordan. «En lo que se destacan este artículo y el trabajo de Katherine es en el uso de técnicas clásicas de neurociencia para comprender cómo el BDNF mejoró la función neuromuscular a nivel celular».
Las neuronas motoras son células que transportan señales desde el cerebro a cada músculo del cuerpo, músculos de contracción rápida que realizan movimientos rápidos de alto impacto, como saltar, y músculos de contracción lenta que sostienen contracciones prolongadas, como ponerse de pie. En cada paso de la vía desde la neurona, a lo largo de la vía sináptica y hasta el músculo, el BDNF apoya el proceso, brindando tanto a las neuronas como a los músculos lo que necesitan para conectarse, sobrevivir y prosperar.
Investigaciones previas en el laboratorio de Jordan revelaron los investigadores al papel crucial de BDNF en el apoyo a las vías afectadas durante la enfermedad de Kennedy, y las muestras de músculo de ratones con la enfermedad mostraron una fuerte pérdida de BDNF.
«Dado que tuvimos una pérdida de BDNF, ¿podríamos reemplazarlo y ayudar a retrasar la progresión de la enfermedad de Kennedy?» preguntó Halievski, quien pasó los siguientes dos años generando modelos de ratones transgénicos que producían BDNF muscular adicional, tenían la enfermedad de Kennedy y también eran machos, una hazaña heroica dado que la probabilidad era solo de 1 en 16 para cada generación.
Una vez que los modelos estuvieron listos, se diseñó la primera fase principal del estudio para observar su comportamiento motor a medida que avanzaba la enfermedad.
«El primer experimento haría o rompería el resto de el estudio», dijo Halievski. «Nos alegró descubrir que el aumento de BDNF en las células musculares retrasó la progresión de la enfermedad dos veces en comparación con los animales sin BDNF adicional, y este es el punto en el que podríamos decir que tenemos un fenómeno: el BDNF muscular está haciendo algo».
A continuación, Halievski se acercó a la unión entre la neurona motora y el músculo. Ella registró cambios en las señales eléctricas en ratones enfermos con aumento de BDNF a través de técnicas electrofisiológicas, un indicador de cómo la proteína mejoró la función a nivel celular.
«Usamos electrodos de vidrio fino para escuchar literalmente cómo funcionaban las neuronas motoras y los músculos después de haber estado expuestos al BDNF durante la enfermedad», explicó Jordan. «Nadie había hecho eso antes».
Lo que descubrieron fue que BDNF mejoró la función de los músculos de contracción lenta y rápida en diferentes puntos de la vía. Para los músculos de contracción lenta, la conexión entre la neurona motora y los músculos mejoró con el aumento de BDNF muscular, un hallazgo que se alineó con la mejora en la función motora.
«Pero para los músculos de contracción rápida, BDNF no ayudó de la misma manera», dijo Halievski. «Mejoró principalmente su fuerza intrínseca y no la conexión».
Se sabe que la enfermedad de Kennedy desregula genes clave involucrados en la transmisión neuromuscular, incluidos los factores de crecimiento molecular como BDNF. Observar el nivel de expresión de 13 genes diferentes en los músculos de contracción lenta y rápida confirmó que el BDNF muscular actuaba sobre diferentes mecanismos para mejorar su función.
«No todos los músculos están diseñados de la misma manera: realizan diferentes funciones», dijo Jordan. «Fue sorprendente ver que el BDNF estaba combatiendo los efectos de la enfermedad de maneras muy diferentes en estos dos tipos de músculos».
Los científicos esperan que la nueva comprensión mecanicista del BDNF que proporciona su investigación mejore la terapéutica. para pacientes con la enfermedad de Kennedy.
«Dados nuestros hallazgos que muestran que el BDNF no puede mejorar todo, solo características seleccionadas en músculos seleccionados, se requerirá un cóctel de diferentes factores neurotróficos para tratar diferentes aspectos de la enfermedad, y el BDNF es un ingrediente clave a considerar», dijo Halievski. «El objetivo final del trabajo sería traducir nuestros hallazgos a las clínicas para que comiencen a usar factores neurotróficos para tratar a los pacientes con la enfermedad de Kennedy».
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Uno u otro: por qué el entrenamiento de fuerza puede ir en detrimento de los músculos de resistencia Más información: Katherine Halievski et al. Muscle BDNF mejora la fuerza muscular sináptica y contráctil en ratones con enfermedad de Kennedy de una manera específica del tipo de músculo, The Journal of Physiology (2020). DOI: 10.1113/JP279208 Información de la revista: Journal of Physiology
Proporcionado por la Universidad Estatal de Michigan Cita: Los científicos identifican el papel de apoyo de la proteína BDNF en la enfermedad de Kennedy (24 de junio de 2020 ) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-06-scientists-bdnf-protein-role-kennedy.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.