El Instituto de Neurociencias desarrolla una investigación sobre los trastornos que produce el alzheimer en la comunicación neuronal
Ana Victoria Pérez/DICYT Un grupo de investigadores del Instituto de Neurociencias de Castilla y León, coordinado por Javier Yajeya, se encuentra inmerso en un complejo estudio sobre los trastornos que la enfermedad de alzheimer produce en los procesos de comunicación neuronal. Los trabajos desarrollados, que comenzaron hace tres años, sirven para constatar que la acumulación de placas de una proteína denominada beta amiloide en la amígdala cerebral produce efectos negativos en la transmisión y recepción de señales entre las células nerviosas. Dichos estudios juegan un papel importante para comprender los fundamentos biológicos básicos del alzheimer.
El trabajo de los investigadores salmantinos parte del análisis de la transmisión de señales eléctricas entre las neuronas, proceso que se ve alterado cuando se manifiesta la enfermedad y que trastoca el correcto comportamiento del cerebro dañado. Para analizar dicho proceso los científicos se enfrentan a un complejo proceso para obtener muestras de tejido de ratones y conservar las neuronas vivas fuera del animal.
La mayor parte de estas investigaciones se llevan a cabo utilizando la denominada técnica de rodajas in vitro. Según ha explicado a DICYT el investigador Javier Yajeya, "utilizamos modelos animales sanos, generalmente ratones, para obtener muestras de tejido cerebral que incluyan una región del cerebro conocida como amígdala". Dicha región se encuentra situada en los lóbulos cerebrales, e integrada en el sistema límbico. "Habitualmente a esta parte del cerebro se le atribuyen funciones de control emocional, interacción con el sistema endocrino y control de funciones sexuales, aunque algunas de estas atribuciones varían de los animales a los humanos".
Todo el proceso de obtención de muestras se realiza aplicando frío para asegurarse que el metabolismo del tejido se ralentiza, disminuyendo, por tanto, el consumo de oxígeno y glucosa del cerebro. "Habitualmente para aplicar esta técnica utilizamos animales jóvenes, ya que los tejidos son más elásticos, aunque en ocasiones recurrimos a animales viejos para comprobar si las células nerviosas de estos reaccionan de manera diferente", explica el doctor Yajeya.
Cada una de las muestras extraídas del animal tiene un grosor de unas 400 micras, y durante todo el proceso las muestras se mantienen sumergidas en una solución que simula el líquido encefaloraquídeo y que permite que las neuronas se conserven vivas durante casi un día completo.
Las neuronas están provistas de un cuerpo celular del que salen una serie de ramificaciones denominadas dendritas, a través de las que les llegan múltiples mensajes en forma de impulsos eléctricos. Cuando este bombardeo de informaciones supera determinado umbral de potencia (estas células tienen una carga de entre -60 ó -70 milivoltios según el tipo de neurona), la célula nerviosa percibe entonces que ella misma debe disparar una señal con un mensaje dirigido a otras células nerviosas colindantes.
Aislar una célula de 50 micras
Una vez extraídas las muestras se pueden realizar varios tipos de pruebas para evaluar el funcionamiento de los sistemas de transmisión de señales. El grupo de investigadores salmantino ha realizado ya estudios generales sobre comunicación neuronal, identificando sustancias que afectan negativamente a las vías por las que circulan las señales eléctricas. Esto les ha permitido concretar aún más y aplicar esas técnicas al estudio del funcionamiento de una única neurona. Las fases del estudio pueden equipararse a investigar los procesos de comunicación por radio. Primero se estudian las alteraciones que puede sufrir el emisor y posteriormente, las que afectan al receptor cuando le llega la señal de la emisora.
“Para estudiar las células nerviosas de manera individualizada hay que cortar su comunicación con el resto de neuronas que la rodean, y con las que puede tener puntos de sinapsis (unión), a través de los que les llegan impulsos eléctricos con informaciones diversas. Para anular las posibles vías de trasmisión de señales los investigadores utilizan la toxina que produce una especie denominada pez globo y cuyos efectos neurotóxicos son bien conocidos por los consumidores de sushi", explica Yajeya.
Una vez aislada, los estímulos que recibirá la neurona serán únicamente los inducidos por los investigadores a través de un electrodo. Los electrodos son pequeños tubos de cristal huecos, de apenas 1’5 milímetros de diámetro, uno de cuyos extremos se afila hasta que deja de ser perceptible para el ojo humano y adquiere el tamaño de una micra. Estos tubos se rellenan con un líquido conductor de la electricidad como puede ser el cloruro potásico y a través de ellos los investigadores podrán tanto estimular a la célula, como registrar su respuesta.
Idéntico proceso debe repetirse con una muestra de tejido sumergida en beta amiloide. "De esta manera podemos comprobar los efectos que la proteína tiene sobre la transmisión de señales a nivel celular", explica el profesor Yajeya, y añade "comparamos los procesos moleculares que se activan, así como la cantidad y la calidad de la información que le llega a la célula una vez que la proteína comienza a hacer su efecto, y los resultados han demostrado que el beta amiloide afecta a un neurotransmisor denominado acetilcolina, disminuyendo principalmente la calidad de la información que le llega a la célula nerviosa".
Las investigaciones de este grupo salmantino son importantes para comprender los fundamentos biológicos básicos de la enfermedad de alzheimer, aunque la técnica utilizada tiene sus limitaciones, tal y como señalan los propios investigadores y no les permite, por ejemplo, conocer los efectos más a largo plazo que tiene la acumulación de beta amiloide en la amígdala cerebral.