Algunas áreas del cerebro adulto contienen células madre neurales inactivas o latentes que pueden potencialmente reactivarse para formar nuevas neuronas. Sin embargo, la transición de la inactividad a la proliferación aún no se comprende bien. Un equipo liderado por científicos de las Universidades de Ginebra (UNIGE) y Lausana (UNIL) ha descubierto la importancia del metabolismo celular en este proceso e identificado cómo despertar estas células madre neurales y reactivarlas. Los biólogos lograron aumentar la cantidad de nuevas neuronas en el cerebro de ratones adultos e incluso ancianos. Estos resultados, prometedores para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas, se publicarán en la revista Science Advances.
Las células madre tienen la capacidad única de producir continuamente copias de sí mismas y dar lugar a células diferenciadas con funciones más especializadas. Las células madre neurales (NSCs) son las encargadas de construir el cerebro durante el desarrollo embrionario, generando todas las células del sistema nervioso central, incluidas las neuronas.
La capacidad de neurogénesis disminuye con la edad
Sorprendentemente, las NSC persisten en ciertas regiones del cerebro incluso después de que el cerebro está completamente formado y pueden producir nuevas neuronas a lo largo de la vida. Este fenómeno biológico, llamado neurogénesis adulta, es importante para funciones específicas como los procesos de aprendizaje y memoria. Sin embargo, en el cerebro adulto, estas células madre se vuelven más silenciosas o « dormidas » y reducen su capacidad de renovación y diferenciación. Como resultado, la neurogénesis disminuye significativamente 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 UNIL Facultad de Biología y Medicina, han descubierto un mecanismo metabólico por el cual las NSC adultas pueden emerger de su estado latente y volverse activas.
« Descubrimos que las mitocondrias, los orgánulos que producen energía dentro de las células, participan en la regulación del nivel de activación de las NSC adultas », explica Francesco Petrelli, investigador de la UNIL y coautor del estudio con Valentina Scandella. El transportador de piruvato mitocondrial (MPC), un complejo proteico descubierto hace once años en el grupo del profesor Martinou, juega un papel particular en esta regulación. Su actividad influye en las opciones metabólicas que una célula puede utilizar. Al conocer las vías metabólicas que distinguen las células activas de las células inactivas, los científicos pueden despertar las células inactivas modificando su metabolismo mitocondrial.
Nuevas perspectivas
Los biólogos han bloqueado la actividad de MPC usando inhibidores químicos o generando ratones mutantes para el gen Mpc1. Utilizando estos enfoques farmacológicos y genéticos, los científicos pudieron activar las NSC latentes y generar así nuevas neuronas en el cerebro de ratones adultos e incluso de edad avanzada. « Con este trabajo, demostramos que la redirección de las vías metabólicas puede influir directamente en el estado de actividad de las NSC adultas y, en consecuencia, en el número de nuevas neuronas generadas », resume el profesor Knobloch, coautor principal del estudio. “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 posibles tratamientos para enfermedades como la depresión o las enfermedades neurodegenerativas”, concluye Jean-Claude Martinou, coautor principal del estudio.