Los descubrimientos celulares podrían ayudar a combatir la demencia
Los científicos han identificado cambios no descubiertos previamente que ocurren a nivel celular en la demencia y la enfermedad de las neuronas motoras. El profesor Chris Miller del King's College de Londres, Reino Unido, y su equipo examinaron un "andamio" molecular que permite que las partes cruciales de las células corporales interactúen.
Examinaron los componentes celulares involucrados en esta estructura, llamados mitocondrias y retículo endoplásmico (RE). Las mitocondrias producen energía para la célula y el RE produce proteínas y almacena calcio para la señalización celular. Juntos forman estrechos vínculos estructurales que facilitan muchas funciones celulares.
Las mitocondrias reciben calcio, una importante molécula de señalización dentro de las células nerviosas, del ER para que puedan producir energía. Pero demasiado calcio es dañino, por lo que el flujo de calcio debe controlarse con mucho cuidado.
Las mitocondrias y el RE a menudo están conectados físicamente por proteínas, y cuando la señalización del calcio entre las mitocondrias y el RE falla, puede desencadenar demencia fronto-temporal, la segunda forma más común de demencia, y enfermedades neurodegenerativas como la esclerosis lateral amiotrófica (una forma de neurona motora). enfermedad). Pero los métodos exactos por los cuales las mitocondrias y el RE se vinculan no han sido claros hasta ahora.
Las pruebas de laboratorio mostraron que una proteína del RE llamada VAPB se une a una proteína mitocondrial llamada PTPIP51 y hace el "andamio" de enlace. Cuando los niveles de las proteínas VAPB y PTPIP51 aumentan, las mitocondrias y el RE forman enlaces aún más estrechos, dice el equipo.
En pruebas con células de ratón, el equipo encontró que los niveles más altos de una proteína llamada TPD-43 conducían a un aflojamiento del andamio entre ER y mitocondrias. Esto concuerda con los hallazgos anteriores de que una acumulación de TDP-43 se observa comúnmente en la demencia fronto-temporal y la esclerosis lateral amiotrófica.
También puede iniciar el proceso de la enfermedad en pruebas con roedores. Es más, la importancia de TDP-43 en estas enfermedades se subraya por investigaciones que muestran que las mutaciones en el gen TDP-43 son responsables de las afecciones en algunos pacientes.
"A nivel molecular, muchos procesos salen mal en la demencia y la enfermedad de las neuronas motoras, y uno de los enigmas que enfrentamos es si existe una vía común que conecte estos diferentes procesos", dice el profesor Miller.
"Nuestro estudio sugiere que el aflojamiento de este 'andamio' entre las mitocondrias y el RE en la célula puede ser un proceso clave en enfermedades neurodegenerativas como la demencia o la enfermedad de las neuronas motoras".
Específicamente, parece que el exceso de TDP-43 causa daño al andamio ER-mitocondria a través de la interrupción de las vías de señalización del calcio.
El equipo espera que sus nuevos descubrimientos sobre TDP-43 y la interacción VAPB / PTPIP51 que regula los enlaces ER-mitocondria puedan ayudar a "proporcionar un nuevo objetivo potencial para desarrollar nuevos tratamientos para estos devastadores trastornos". Su informe se publica en la revista Comunicaciones de la naturaleza.
Un equipo del Centro Médico de la Universidad de Columbia, Nueva York, NY llevó a cabo un estudio en profundidad por separado de la enfermedad de Alzheimer y el vínculo ER-mitocondrias. La patogenia de la enfermedad de Alzheimer ".
Añaden que muchos de los cambios observados en pacientes con enfermedad de Alzheimer, como el aumento de los niveles de colesterol y glucosa, y los cambios en las membranas celulares "son las mismas funciones que están asociadas con las conexiones entre el RE y las mitocondrias".
Estos cambios se observan de forma rutinaria en pacientes con enfermedad de Alzheimer. Por lo tanto, la comunicación ER-mitocondrial "podría desempeñar un papel fundamental y hasta ahora no reconocido en la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer que puede ayudarnos a comprender mejor esta devastadora enfermedad y podría albergar objetivos potenciales para nuevas estrategias de tratamiento".
Se han realizado más investigaciones sobre la enfermedad de Alzheimer familiar. Esta es una forma rara de la afección que tiende a ser más grave y tener un inicio temprano (por debajo de los 65 años). También entre estos pacientes, parece haber una interacción deficiente entre ER / mitocondrias. Esto parece ser la causa de problemas de coordinación motora en la región del cerebelo del cerebro.
Otros estudios han descubierto que la señalización del calcio entre las mitocondrias y el RE también falla en la enfermedad de Parkinson, la enfermedad degenerativa del sistema nervioso. Una proteína "rebelde" llamada alfa-sinucleína puede ser la culpable.
Se observó en los enlaces mitocondrias / ER en muestras de células y tejido cerebral de humanos y ratones, y se encontró que formaba grupos pegajosos, conocidos como cuerpos de Lewy, que obstruyen las células nerviosas afectadas.
“Creemos que nuestros resultados tienen implicaciones de gran alcance tanto para nuestra comprensión de la alfa-sinucleína como para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas caracterizadas por la acumulación anormal de alfa-sinucleína”, escriben.
"Esto abrirá una vía completamente nueva para desarrollar medicamentos que preserven estas conexiones esenciales".
Referencias
Stoica, R. y col. Las asociaciones ER-mitocondrias están reguladas por la interacción VAPB-PTPIP51 y son interrumpidas por TDP-43 asociado a ALS / FTP. Comunicaciones de la naturaleza, 3 de junio de 2014 doi: 10.1038 / ncomms4996
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