Almacenamiento de energía defectuosa: cómo el cerebro que envejece sigue siendo eficiente
Nuevos conocimientos sobre el envejecimiento saludable del cerebro
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En un reciente estudio publicado en Cell Systems, un equipo internacional de investigación dirigido por el Dr. Dennis de Bakker, del Instituto Leibniz sobre el Envejecimiento - Instituto Fritz Lipmann (FLI) de Jena, y el Prof. Robert W. Williams, del Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Tennessee, Memphis, EE.UU., estudió cómo los astrocitos, células de sostén especializadas del cerebro, sufren cambios durante el envejecimiento. Estas células rodean a las neuronas, les suministran nutrientes, regulan su entorno y desempeñan un papel clave en el metabolismo energético del cerebro.
En el cerebro envejecido de los ratones, el glucógeno se acumula en los astrocitos (células de sostén) del hipocampo. Estas acumulaciones se producen con una frecuencia variable y están controladas genéticamente, pero no afectan al rendimiento del aprendizaje y la memoria.
FLI / Kerstin Wagner; generated with ChatGPT
Los astrocitos también actúan como reserva energética, ya que pueden almacenar energía en forma de glucógeno, un suministro de azúcar de rápida disponibilidad que puede liberarse rápidamente cuando sea necesario, por ejemplo, cuando las células nerviosas están especialmente activas. Normalmente, el glucógeno es una molécula con varias cadenas moleculares añadidas, también llamadas ramificaciones, lo que es importante para su función. Sin embargo, con la edad es más frecuente el glucógeno poco ramificado, que es más difícil de descomponer y se almacena en grupos denominados cuerpos de poliglucosano (PGB). Estas estructuras inusuales pueden darse en todo el cerebro, pero se enriquecen en el hipocampo, una región del cerebro especialmente importante para el aprendizaje y la memoria.
Las células cerebrales que envejecen sufren cambios en el almacenamiento de energía
Los investigadores pudieron demostrar que, en los ratones viejos, el glucógeno insuficientemente ramificado se acumula con especial intensidad en los astrocitos del hipocampo. Sin embargo, esto no ocurre de manera uniforme, sino en estructuras inusualmente agrupadas denominadas PGB. La frecuencia de estas estructuras varía en función de los antecedentes genéticos de los ratones.
"Vimos que algunos animales formaban cantidades especialmente grandes de estos agregados de glucógeno a medida que envejecían, mientras que otros no tenían casi ninguno", explica el Dr. de Bakker, jefe del grupo de investigación en el FLI. Las diferencias genéticas bastan para multiplicar varias veces este efecto".
El almacenamiento de glucógeno disfuncional está modulado por un locus en el cromosoma 1
Comparando numerosas líneas de ratones genéticamente definidas, los investigadores hallaron un resultado claro: una sección específica del genoma influye significativamente en cómo cambia con la edad el almacenamiento de energía en los astrocitos. El locus del gen actúa como un interruptor que determina el grado de carga del PGB. Es interesante observar que no son las propias células nerviosas las que se ven afectadas, sino sólo su entorno de apoyo. Los astrocitos son esenciales para el metabolismo cerebral, y los cambios en ellos se han interpretado a menudo como una señal de alarma.
"Durante mucho tiempo, se supuso que tales acumulaciones en el cerebro eran señal de un principio de pérdida funcional o enfermedad", explica el profesor Williams, codirector del estudio. "Sin embargo, los resultados de nuestra investigación demuestran que no es necesariamente así".
Sin consecuencias medibles para la memoria y la función cognitiva
Quizá el resultado más sorprendente del estudio es que ni siquiera los agregados de glucógeno muy pronunciados tuvieron consecuencias mensurables en la función cognitiva de los animales, coinciden los coautores Alicia Gómez-Pascual y Dow M. Glikman. En una serie de pruebas conductuales sobre memoria, capacidad de aprendizaje y orientación espacial, los ratones con muchos agregados obtuvieron resultados comparables a los de los animales sin PGB. Esto sugiere que los cambios celulares observados pueden formar parte de un proceso de envejecimiento normal, controlado genéticamente, y no son necesariamente patológicos.
"Envejecer significa cambiar, pero no todo cambio en la vejez es automáticamente peligroso", explica el Dr. de Bakker. "Nuestros datos demuestran que el cerebro es sorprendentemente robusto y resistente a ciertos cambios bioquímicos".
Relevancia para la investigación del envejecimiento y la demencia
"Este estudio es una impresionante demostración de cómo los datos experimentales pueden ganar valor con el tiempo gracias a una colaboración sostenida. Los datos originales fueron generados hace casi 30 años por el Prof. Mathias Jucker, hoy destacado investigador de la enfermedad de Alzheimer en la Universidad de Tubinga, durante su estancia en el Instituto Nacional sobre el Envejecimiento de Estados Unidos. El Dr. Rupert Overall, de la Universidad Humboldt de Berlín, revitalizó la investigación de estos datos reuniendo a un equipo de científicos noveles, que lograron identificar genes candidatos clave que contribuyen a las diferencias en el número de agregados de poliglucosano dentro de los astrocitos del hipocampo. El reto consiste ahora en traducir estos hallazgos en terapias que aborden tanto el deterioro cognitivo normal relacionado con la edad como las enfermedades mucho más debilitantes que erosionan la memoria y la función", resume el profesor Williams.
El estudio ayuda a reclasificar los cambios cerebrales relacionados con la edad, porque en la investigación del envejecimiento y la demencia es importante distinguir con precisión si estos cambios contribuyen a la enfermedad o son meros efectos secundarios del proceso normal de envejecimiento.
"A largo plazo, nuestros nuevos hallazgos podrían ayudar a evitar interpretaciones erróneas de los cambios relacionados con la edad y a centrarse más en los mecanismos que deterioran la función cerebral. Con esta comprensión básica de qué cambios son inofensivos y cuáles no, debería ser posible buscar más específicamente los procesos verdaderamente problemáticos", afirma el equipo de investigación.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Alicia Gómez-Pascual, Dow M. Glikman, Hui Xin Ng, James E. Tomkins, Lu Lu, Ying Xu, David G. Ashbrook, Catherine Kaczorowski, Gerd Kempermann, John Killmar, Khyobeni Mozhui, Oliver Ohlenschläger, Rudolf Aebersold, Donald K. Ingram, Evan G. Williams, Mathias Jucker, Rupert W. Overall, Robert W. Williams, Dennis E.M. de Bakker; "The Smarcal1-Usp37 locus modulates glycogen aggregation in astrocytes of the aged hippocampus"; Cell Systems
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