Imagen de un astrocito
Uno de los grandes retos de la medicina regenerativa es el desarrollo de nuevos tratamientos para las secuelas que deja un ictus. Hasta ahora, la investigación con células madre para el ictus se había centrado en el desarrollo de neuronas terapéuticas -los motores principales de los impulsos eléctricos que se generan en el cerebro- para reparar el tejido dañado cuando el aporte de oxígeno al cerebro se ve limitado por un coágulo de sangre o la ruptura de un vaso sanguíneo. Sin embargo, una investigación de la Universidad de California Davis, muestra que es posible que otras células sean más adecuadas para esta tarea.
Publicado en Nature Communications, el estudio ha descubierto que los astrocitos - las células nerviosas que transportan los nutrientes esenciales y forman la barrera hematoencefálica - pueden proteger el tejido cerebral y reducir así la discapacidad producida por un trastorno cerebral isquémico o un accidente cerebrovascular.
«A menudo se considera a los astrocitos como una especie de 'células de la limpieza', debido a sus funciones de apoyo a las neuronas, pero en realidad son mucho más sofisticados», explica Deng Wenbin, autor principal del estudio. Así, los astrocitos son claves para varias funciones del cerebro y se cree que protegen a las neuronas de lesiones y la muerte. «No son células excitables como las neuronas y son más fáciles de aprovechar. Queríamos explorar su potencial en el tratamiento de trastornos neurológicos, comenzando con el accidente cerebrovascular», indica.
Pero el potencial terapéutico de los astrocitos no se ha investigado en este contexto, ya que conseguir los niveles necesarios para las terapias con células madre puras es un reto. Además, todavía no se tiene demasiada información sobre los tipos específicos de astrocitos vinculados con la protección y reparación de las lesiones cerebrales.
En este trabajo los investigadores han usado el factor de transcripción -una proteína que activa genes) Olig2 para diferenciar células madre embrionarias humanas en astrocitos. Este enfoque genera un tipo previamente desconocido de astrocitos llamado Olig2PC-Astros y, lo más importante, es que produce astrocitos con casi un cien por cien de pureza.
A continuación, los científicos compararon los efectos de Olig2PC-Astros, de otro tipo de astrocito -NPC-Astros- y de la ausencia de tratamiento en tres grupos de ratas con lesiones cerebrales isquémicas. Los investigadores vieron que las ratas trasplantadas con Olig2PC-Astros experimentaron una neuroprotección superior, junto con los niveles más altos del factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF), una proteína asociada con el crecimiento del nervio y la supervivencia, mientras que las ratas trasplantadas con NPC-Astros o que no recibieron tratamiento mostraron niveles mucho más altos de pérdida neuronal.
Para determinar si los astrocitos afectaban al comportamiento, utilizaron un laberinto de agua mediante el cual medir el aprendizaje y la memoria de las ratas. En el laberinto, se obligó a los roedores a utilizar la memoria en lugar de la visión para llegar a un destino. Cuando se realizó la prueba 14 días después del trasplante, los animales que recibieron Olig2PC-Astros se movían por el laberinto en mucho menos tiempo que los que recibieron NPC-Astros o ningún tratamiento.
Los investigadores utilizaron experimentos de cultivo celular para determinar si los astrocitos podrían proteger las neuronas del estrés oxidativo, que desempeña un papel importante en la lesión cerebral. Así expusieron neuronas cocultivadas con ambos tipos de astrocitos a peróxido de hidrógeno para replicar el estrés oxidativo. Los científicos hallaron que, mientras que los dos tipos de astrocitos proporcionan la protección, Olig2PC-Astros tuvo mayores efectos antioxidantes.
La investigación posterior demostró que los Olig2PC-Astros tenían niveles más altos de la proteína Nrf2, que aumentaron la actividad antioxidante en las neuronas de ratón. «Nos quedamos sorprendidos y encantados al encontrar que las neuronas Olig2PC-Astros protegían del estrés oxidativo, además de reconstruir los circuitos neuronales que mejoran el aprendizaje y la memoria», señal Deng.
Además de ser terapéuticamente útiles, Olig2PC-Astros no mostraron formación de tumores, se mantuvieron en áreas del cerebro donde se trasplantaron y no se diferenciaron en otros tipos de células, como las neuronas. «Este equipo ha demostrado que este nuevo método para derivar los astrocitos a partir de células madre embrionarias genera una población celular que es más pura y funcionalmente superior al método estándar para la derivación de astrocitos», subraya Jan Nolta, del Instituto de Tratamiento Regenerativo de la Universidad de California Davis.
Deng considera que estos resultados podrían conducir a tratamientos con células madre para muchas enfermedades neurodegenerativas. «Mediante la creación de una población altamente purificada de astrocitos, abrimos la posibilidad de utilizar estas células para restaurar la función del cerebro en condiciones tales como la enfermedad de Alzheimer, la epilepsia, el trastorno cerebral traumático, la parálisis cerebral y la lesión de la médula espinal », concluye Deng.
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