Investigadores del Johns Hopkins afirman que trabajando con ratones han tenido una idea de cómo las células madre encontradas en una parte del cerebro responsable del aprendizaje, la memoria y la regulación del estado de ánimo deciden permanecer inactivas o crear nuevas células del cerebro. Aparentemente las células madre “escuchan” la comunicación química entre las neuronas vecinas para tener una idea sobre lo que está presionando al sistema y cuándo necesitan actuar.
Los científicos dicen que comprender este proceso de señalización química puede arrojar nueva luz sobre cómo el cerebro reacciona a su ambiente y cómo funcionan los antidepresivos actuales, porque en animales esos medicamentos han estado mostrando que incrementan el número de células del cerebro. Los hallazgos se publicaron en la revista Nature.
Las células madre del cerebro no se comunican de la forma en que lo hacen las neuronas, a través de la sinapsis o enviándose señales directamente unas a otras. Las sinapsis, como los teléfonos de las células, permiten que las células nerviosas hablen unas con otras. Las células madre no tienen sinapsis, pero los experimentos muestran que "oyen" indirectamente la conversación de unas neuronas con otras, es como oír a alguien cercano hablar por un teléfono.
La “conversación indirecta” que las células madre detectan está compuesta de mensajes químicos alimentados por la salida de neurotransmisores producidos en las sinapsis neuronales, estructuras en los extremos de las células del cerebro que facilitan la comunicación. Esos neurotransmisores, liberados por una neurona y detectados por otra, hacen que las neuronas que los reciben cambien sus cargas eléctricas, lo cual causa que la neurona dispare un pulso eléctrico propagando la comunicación o que se calme, silenciando los próximos mensajes.
Para saber qué neurotransmisor pueden detectar las células madre del cerebro, los investigadores tomaron tejido de cerebro de ratón, unieron electrodos a las células madre y midieron cualquier cambio de la carga eléctrica después de la adición de ciertos neurotransmisores. Cuando trataron a las células madre con el neurotransmisor GABA, un producto conocido que inhibe la señal, las cargas de las células madre cambiaron, sugiriendo que las células madre pueden detectar los mensajes de GABA.
Para saber qué mensaje se le comunica a las células madre cerebrales, los científicos utilizaron un truco genético para eliminar el gen del receptor GABA, la proteína de la superficie de la célula que detecta a GABA, sólo de las células madre cerebrales. La observación microscópica de las células madre del cerebro que no tienen el receptor GABA, durante cinco días mostraron que esas células se replicaban por ellas mismas, o producían células gliales, células de apoyo a las neuronas en el cerebro. Las células madre con sus receptores GABA intactos parecieron mantenerse igual, sin producir más células.
Luego, el equipo trató a ratones normales con valium, utilizado con frecuencia como medicamento anti-ansiedad y que se conoce que actúa como GABA activando los receptores de GABA cuando entra en contacto con ellos. Los científicos chequearon a los ratones en los días segundo y séptimo de utilización del valium y contaron el número de células madre cerebrales en los ratones sin tratar y en los ratones tratados con el activador de GABA. Encontraron que los ratones tratados tenían muchas más células madre latentes que los ratones sin tratar.
Tradicionalmente GABA le dice a las neuronas que se desactiven y que no continúen propagando un mensaje a otras neuronas. En este caso el neurotransmisor también inactiva a las células madre y las mantiene latentes.
En ratones la población de células madre cerebrales (y en otros mamíferos, incluyendo a los humanos) está rodeada por hasta 10 tipos diferentes de neuronas mezcladas, y cualquier número de ellas puede estar manteniendo latentes a las celulas madre. Para saber qué neuronas controlan a las células madre, los investigadores insertaron proteínas especiales activadas por la luz en las neuronas que hacen que las células envíen un pulso eléctrico, al igual que liberan un neurotransmisor, cuando la luz incide en ellas. Enviando luz para activar un tipo específico de neurona y controlando a las células madre con un electrodo, el equipo mostró que uno de los tres tipos de neuronas probadas transmitió una señal a las células madre causando un cambio de la carga eléctrica de las mismas. Las neuronas que envían el mensaje a las células madre son las interneuronas que expresan la parvalbúmina.
Finalmente, para saber si este mecanismo de control de las células madre se corresponde con lo que un animal puede estar experimentando, los científicos crearon estrés a los ratones normales aislándolos socialmente, e hicieron lo mismo en ratones que no tenían los receptores de GABA en sus células madre cerebrales. Después de una semana los ratones normales aislados socialmente tenían un incremento de las células madre y de las células gliales. Pero los ratones aislados socialmente sin los receptores GABA no mostraron los incrementos.
Artículo original: Brain's Stem Cells 'Eavesdrop' to Find out When to Act
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