Un estudio de colaboración internacional ha descubierto que una nueva forma de comunicación de las células cerebrales puede influir en la función cerebral.
Por primera vez, los investigadores han podido comprender cómo las proteínas sinápticas que se transportan a través de vesículas extracelulares (EV) —partículas señalizadoras que contienen lípidos y proteínas— pueden afectar la función neuronal, incluida lo que sucede cuando las neuronas envejecen y pierden la capacidad de comunicarse.
Los vehículos eléctricos permiten el intercambio de proteínas de vesículas sinápticas, que podrían modificar la composición de proteínas y las propiedades de señalización de las neuronas o células cerebrales objetivo. Las células sanas las liberan regularmente en un proceso similar a la sudoración, y al igual que los pequeños orbes de agua que libera nuestra piel cuando transpiramos, los EV liberados se asemejan a burbujas. Estas pequeñas burbujas unidas a la membrana tienen un borde de bicapa de fosfolípidos cubierto de proteínas de superficie. El estudio de estas secreciones de EV proporciona a los investigadores una idea del funcionamiento interno de la célula madre que transporta una carga de proteínas, ADN y ARN.
La investigación de esta carga ayuda a los investigadores a comprender las células de las que provienen los vehículos eléctricos.
El descubrimiento se realizó mientras los investigadores estaban rastreando proteínas específicas en los vehículos eléctricos con imágenes de fluorescencia en vivo y observando sus propiedades eléctricas. El uso de vesículas extracelulares como una herramienta para administrar proteínas sinápticas fluorescentes es un procedimiento nuevo. Los científicos, observando en el microscopio, los siguieron en las neuronas que incorporaron los vehículos eléctricos y monitorearon si iban a hacer sinapsis y participaban en la neurotransmisión.
Con este nuevo enfoque, los investigadores encontraron que las neuronas que incorporan vehículos eléctricos tienen un aumento en la liberación de neurotransmisores, un proceso necesario para la función cerebral adecuada. Al aislar los vehículos eléctricos, también encontraron que contienen proteínas asociadas a vesículas sinápticas, específicamente sinaptobrevina (syb2). Esta proteína se recluta a los EV a través de la molécula de proteína CD81 y se incorpora en vesículas sinápticas funcionales en la neurona diana. También encontraron que los vehículos eléctricos pueden rescatar la neurotransmisión espontánea en neuronas con syb2.
Este hecho, que las vesículas tengan estas proteínas syb2 y que esta pueda ir a la sinapsis y aumentar la neurotransmisión, sorprendió a los investigadores. Señalaron que ese no era el objetivo inicial del proyecto. Afirmaron que las neuronas normalmente tienen syb2, pero cuando agregaron un poco más usando vehículos eléctricos, se sorprendieron al observar que este incremento aumentó la neurotransmisión y la comunicación.
Debido a que hay investigaciones que respaldan el hecho de que syb2 disminuye con la edad, se preguntan si volver a agregar las proteínas podría ayudar a restaurar la neurotransmisión durante el envejecimiento. Con estas observaciones la investigación futura del equipo apunta a trabajar en la recuperación de neuronas que se degeneran con el paso de los años. Señalan, que las miles de millones de células en nuestro cerebro y, algunas comienzan a degenerarse con el envejecimiento, pierden proteínas y funcionalidad. Pero algunas otras neuronas se mantendrán bien; no todas las neuronas pueden ir mal. Entonces, se puede especular que tal vez las neuronas que están sanas puedan secretar proteínas saludables en estos vehículos eléctricos que pueden ser incorporadas por neuronas no tan sanas. Así concluyen que, posiblemente, este podría ser un mecanismo de amortiguación el daño para mantener el cerebro funcionando durante un poco más de tiempo.
El equipo también se está enfocando estudiar específicamente cómo se fabrican y secretan los VE y si los lípidos en la membrana de los VE también transfieren algún tipo de información.
Este hallazgo, de que las neuronas se comunican y se influyen funcionalmente entre sí mediante el intercambio de proteínas de vesículas sinápticas clave, es un concepto extremadamente novedoso con implicaciones de amplio alcance, señalaron.
El descubrimiento lo realizó Natalí L. Chanaday, becaria postdoctoral, A. Alejandro Vilcaes, profesor asistente de la Universidad Nacional de Córdoba en Argentina y Ege T. Kavalali, profesor y catedrático William Stokes en Terapéutica Experimental, así como presidente interino del departamento de farmacología. El artículo ha sido publicado en la revista Neuron.