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Salud > Las células cerebrales en forma de estrella orquestan las conexiones neuronales

23-11-2017, 07:59h.

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Las células cerebrales en forma de estrella orquestan las conexiones neuronales

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Los cerebros están hechos de más que una enredada red de neuronas. Las células parecidas a una estrella llamadas astrocitos llenan diligentemente las brechas entre las redes neuronales, envolviéndose cada una alrededor de miles de conexiones neuronales llamadas sinapsis. Esta disposición proporciona a cada astrocito individual una estructura intrincada, similar a una esponja.

Una nueva investigación de la Universidad de Duke, en Durham, Carolina del Norte, Estados Unidos, encuentra que los astrocitos son mucho más que el séquito de las neuronas. Su arquitectura única también es extremadamente importante para regular el desarrollo y la función de las sinapsis en el cerebro.

Cuando no funcionan bien, la disfunción de los astrocitos puede ser la base de los problemas neuronales observados en enfermedades devastadoras como el autismo, la esquizofrenia y la epilepsia. El equipo de Duke identificó una familia de tres proteínas que controlan la estructura en forma de red de cada astrocito a medida que crece y recubre estructuras neuronales como las sinapsis. La desactivación de una de estas proteínas no solo limitaba la complejidad de los astrocitos, sino que también alteraba la naturaleza de las sinapsis entre las neuronas que tocaban, desplazando el delicado equilibrio entre las conexiones neuronales excitatorias e inhibitorias.

"Descubrimos que la forma de los astrocitos y sus interacciones con las sinapsis son fundamentalmente importantes para la función cerebral y pueden vincularse a enfermedades de una manera que las personas han descuidado hasta ahora", explica la autora Cagla Eroglu, profesora asociada de Biología Celular y Neurobiología en Duke, cuyo trabajo se publica en la edición de este jueves de 'Nature'.

LA COMPLEJIDAD DE LOS ASTROCITOS, EN FUNCIÓN DE LAS NEURONAS

Los astrocitos han existido casi tanto como los cerebros. Incluso, invertebrados simples como la lombriz 'C. Elegans', del tamaño de una miga, tienen formas primitivas de astrocitos que ocultan sus sinapsis neuronales. A medida que nuestros cerebros se han convertido en máquinas computacionales complejas, la estructura de astrocitos también se ha vuelto más elaborada. Pero la complejidad de los astrocitos depende de sus compañeros neuronales. Al cultivar astrocitos y neuronas juntos en un plato, los astrocitos formarán intrincadas estructuras en forma de estrella; si se cultivan solos o con otros tipos de células, salen atrofiados.

Para descubrir cómo las neuronas influyen en la forma de los astrocitos, Jeff Stogsdill, un reciente doctorado en el laboratorio de Eroglu, cultivó las dos células juntas mientras ajustaba los mecanismos de señalización celular de las neuronas. Se sorprendió al descubrir que, incluso, si mataba completamente a las neuronas, pero conservaba su estructura como andamio, los astrocitos aún se desarrollaban maravillosamente sobre ellas.

"No importaba si las neuronas estaban muertas o vivas, de cualquier manera, el contacto entre los astrocitos y las neuronas permitió que el astrocito se volviera complejo --describe Stogsdill--. Eso nos dijo que hay interacciones entre las superficies celulares que regulan el proceso".

Stogsdill buscó bases de datos genéticas existentes para detectar proteínas de la superficie celular que los astrocitos expresan e identificó tres candidatos que podrían ayudar a dirigir su forma. Estas proteínas, llamadas neuroliginas, desempeñan un papel en la construcción de sinapsis neuronales y se han relacionado con enfermedades como el autismo y la esquizofrenia. Anteriormente, sus funciones se habían estudiado principalmente en neuronas.

Para descubrir qué papel desempeñan las neuroliginas en los astrocitos, Stogsdill modificó la capacidad de los astrocitos para producir estas proteínas y descubrió que cuando apagaba la producción de neuroliginas, los astrocitos se volvían pequeños y desafilados. Pero cuando aumentó la producción de neuroliginas, los astrocitos crecieron hasta casi el doble de tamaño.

"La forma de los astrocitos era directamente proporcional a su expresión de neuroliginas", señala Stogsdill. Ajustar la expresión de neuroliginas no solo cambió el tamaño y la forma de los astrocitos, sino que también tuvo un efecto drástico en las sinapsis que tocó el astrocito.

Cuando Stogsdill desconectó una única neuroligina --neuroligina 2-- el número de sinapsis excitadoras o "go" disminuyó en un 50 por ciento. El número de sinapsis inhibidoras o "stop" permaneció igual, pero su actividad aumentó.

"Estamos aprendiendo ahora que una de las características de los trastornos neurológicos como la esquizofrenia, el autismo y la epilepsia es un desequilibrio entre la excitación y la inhibición --afirma Stogsdill--. Lo que indica que estas moléculas asociadas a la enfermedad están funcionando potencialmente en los astrocitos para cambiar este equilibrio".

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