Algunas zonas del cerebro adulto contienen células madre neurales latentes o en reposo que potencialmente pueden reactivarse para formar nuevas neuronas. Sin embargo, la transición de la quiescencia a la proliferación sigue siendo poco conocida. Un equipo dirigido por científicos de las Universidades de Ginebra (UNIGE) y Lausana (UNIL) ha descubierto la importancia del metabolismo celular en este proceso y cómo pueden despertarse y reactivarse estas células madre neurales. Los biólogos han logrado aumentar el número de neuronas nuevas en el cerebro de ratones adultos e incluso viejos. Estos resultados, prometedores para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas, se han publicado en la revista Science Advances.
La pérdida de células madre neuronales en la vejez deteriora los procesos de aprendizaje y memoria
Las células madre tienen la capacidad única de hacer continuamente copias de sí mismas, dando lugar a células diferenciadas con funciones más especializadas. Las células madre neurales (NSC) son responsables de la construcción del cerebro durante el desarrollo embrionario y generan todas las células del sistema nervioso central, incluidas las neuronas.
Sorprendentemente, las NSC persisten en ciertas regiones cerebrales incluso después de que el cerebro esté completamente formado y pueden formar nuevas neuronas a lo largo de toda la vida. Este fenómeno biológico, denominado neurogénesis adulta, es importante para determinadas funciones, como los procesos de aprendizaje y memoria. En el cerebro adulto, sin embargo, estas células madre se vuelven más silenciosas o «latentes», lo que reduce su capacidad de renovación y diferenciación. Como consecuencia, la neurogénesis disminuye notablemente con la edad. Los laboratorios de Jean-Claude Martinou, Profesor Emérito del Departamento de Biología Molecular y Celular de la Facultad de Ciencias de la UNIGE, y Marlen Knobloch, Profesora Asociada del Departamento de Ciencias Biomédicas de la Facultad de Biología y Medicina de la UNIL, han desvelado un mecanismo metabólico que permite a las CPN adultas salir de su estado latente y activarse.
La activación de las células madre neurales conduce a la formación de nuevas neuronas en el cerebro
Los investigadores descubrieron que las mitocondrias, los orgánulos productores de energía de las células, intervienen en la regulación del nivel de activación de las CNF adultas. El transportador mitocondrial de piruvato (MPC), un complejo proteico descubierto hace once años, desempeña un papel especial en esta regulación. Su actividad afecta a las opciones metabólicas que puede utilizar una célula. Conociendo las vías metabólicas que distinguen a las células activas de las inactivas, los científicos pueden despertar a las células inactivas alterando su metabolismo mitocondrial.
Posibles opciones de tratamiento
Los biólogos han bloqueado la actividad de los MPC utilizando inhibidores químicos o creando ratones mutantes para el gen Mpc1. Utilizando estos enfoques farmacológicos y genéticos, los científicos lograron activar las NSC latentes, generando así nuevas neuronas en el cerebro de ratones adultos e incluso envejecidos. Con este trabajo, los investigadores pudieron demostrar que el desvío de las vías metabólicas puede afectar directamente al estado de actividad de las NSC adultas y, por tanto, al número de neuronas de nueva formación. Estos resultados arrojan nueva luz sobre el papel del metabolismo celular en la regulación de la neurogénesis. A largo plazo, estos resultados podrían conducir a tratamientos potenciales para afecciones como la depresión o las enfermedades neurodegenerativas.
Rejuvenecer el cerebro con células madre
Investigaciones anteriores han demostrado que aumentar el número de células madre en el cerebro ayudaría a recuperar funciones cognitivas como el aprendizaje y la memoria que se pierden con la edad. Para investigarlo, científicos del Centro de Terapias Regenerativas de la Universidad Técnica de Dresde (CRTD) utilizaron un método desarrollado en laboratorio para estimular la pequeña reserva de células madre neurales del cerebro localizadas en el cerebro con el fin de aumentar su número y, también, aumentar el número de neuronas producidas por estas células madre. Sorprendentemente, más células nerviosas fueron capaces de sobrevivir en los cerebros de ratones viejos y establecer nuevos contactos con células vecinas. A continuación, los científicos analizaron una importante capacidad cognitiva que se pierde con la edad, similar a la de los ratones y los humanos: La navegación.
Es bien sabido que las personas aprenden a adaptarse a un nuevo entorno de forma diferente según sean jóvenes o mayores. A una edad temprana, el cerebro puede crear y recordar un mapa cognitivo del entorno, pero esta capacidad disminuye en los cerebros más viejos. Como solución alternativa al problema, sin un mapa cognitivo del entorno, los cerebros mayores deben aprender las secuencias fijas de giros y vueltas necesarias para alcanzar un objetivo concreto. Aunque las dos estrategias puedan parecer similares a primera vista, sólo un mapa cognitivo puede permitir a las personas navegar con eficacia cuando necesitan partir de un nuevo lugar o llegar a un nuevo destino.
Más neuronas ayudan a ralentizar el proceso de envejecimiento del cerebro
¿Bastaría aumentar el número de neuronas para contrarrestar la disminución de la capacidad de navegación del cerebro y ralentizar este proceso de envejecimiento? La respuesta es sí: los ratones viejos con más células madre y neuronas recuperaron su capacidad perdida de cartografiar el entorno y la recordaron durante más tiempo, asemejándose más a los ratones jóvenes. Mejor aún, cuando se estimularon células madre neuronales en el cerebro de ratones jóvenes, se retrasó el deterioro cognitivo y la memoria se conservó mejor durante toda la vida natural de los animales.
En los jóvenes, una zona del cerebro llamada hipocampo es crucial para recordar lugares y acontecimientos, y también responsable de crear mapas de nuevos entornos. Sin embargo, los ancianos utilizan otras estructuras más relacionadas con el desarrollo de hábitos. Fue interesante comprobar que añadir más neuronas al hip ocampo de ratones viejos les permitía utilizar estrategias típicas de animales jóvenes. No se trataba sólo de lo rápido que aprendían, sino de lo diferente que era el proceso de aprendizaje en sí.
Los humanos también tienen unas pocas células madre en el cerebro, y se sabe que estas células madre disminuyen rápidamente a lo largo de la vida. Identificar las causas de los déficits cognitivos en la vejez y rescatarlos es crucial en nuestra sociedad, que envejece con rapidez. Los investigadores lograron demostrar que las deficiencias relacionadas con la edad pueden contrarrestarse privando al cerebro de su potencial neurogénico endógeno, rejuveneciendo así su función.
