Mantenimiento sináptico en neuronas envejecidas
Un funcionamiento adecuado del cerebro depende de la fidelidad de la transmisión sináptica. El fallo de la comunicación sináptica neuronal es un indicador temprano de degeneración neuronal. Cuando las proteínas defectuosas no se eliminan por completo, su acumulación conduce a una función sináptica inadecuada. Esto sugiere un defecto en los mecanismos de reparación, pero los procesos que regulan el rejuvenecimiento de las proteínas en la sinapsis todavía no se conocen con precisión. Científicos del proyecto HEALTHYSYNAPSES, financiado con fondos europeos, investigaron el papel de la autofagia en las sinapsis neuronales, los mecanismos celulares implicados en la degradación de las proteínas disfuncionales y otras entidades citoplasmáticas. «Trabajamos partiendo de la hipótesis de que la autofagia es esencial para el mantenimiento de la sinapsis y de que la autofagia sináptica se ve perturbada durante el envejecimiento y en las enfermedades neurodegenerativas», explica el coordinador del proyecto, el doctor Patrik Verstreken. La drosofila como modelo para estudiar las sinapsis neuronales Los investigadores emplearon «Drosophila melanogaster» como organismo modelo para identificar nuevos genes implicados en la regulación de la autofagia durante el envejecimiento. «Tuvimos que superar desafíos técnicos y desarrollar nuevas herramientas de imaginología y pruebas que nos permitiesen estudiar la autofagia en la sinapsis», destaca el doctor Vinoy Vijayan, becario de investigación que realizó el trabajo experimental. Desarrollaron un enfoque correlativo basado en un microscopio de electrones y luz que facilitaba la visualización de la autofagia con una claridad sin precedentes. Esto, combinado con otras tecnologías novedosas, permitió a los investigadores examinar el funcionamiento fisiológico de las sinapsis y cómo se correlacionan los niveles de autofagia con el volumen específico de proteínas. Observaron que la autofagia se ve afectada en ciertas afecciones relacionadas con la edad y que hay unas determinadas proteínas sinápticas responsables de esta alteración. Resulta interesante que las proteínas sinápticas sinaptojanina y auxilina, implicadas en la enfermedad de Parkinson, regulan algunos procesos de autofagia específicos en la sinapsis. Regulación de la autofagia en la sinapsis Los investigadores del proyecto llevaron a cabo un cribado genético de 5 000 mutantes de drosofila y aislaron varios genes que rescatan específicamente la autofagia sináptica disfuncional. Mediante este cribado, descubrieron diversos genes sinápticos importantes para la regulación de la autofagia sináptica y el mantenimiento de la función sináptica. Los resultados de HEALTHYSYNAPSES demostraron por primera vez que existen formas compartimentalizadas de autofagia en la red neuronal. Obtuvieron pruebas de que tanto un incremento como una disminución de la autofagia sináptica resulta perjudicial, lo cual sugiere que se trata de un proceso estrictamente regulado. En consecuencia, la modulación de la autofagia centrándose en proteínas específicas supone un desafío científico. Impacto clínico La autofagia ha captado una gran atención recientemente en la esfera clínica porque podría llegar a usarse para tratar o aliviar la degeneración neuronal. En particular, los investigadores tienen previsto centrarse en las rutas y las proteínas sinápticas con funciones únicas en la modificación de la autofagia sináptica. El doctor Vijayan prevé que «se llevarán a cabo estudios de seguimiento sobre los genes identificados como parte del cribado genético de HEALTHYSYNAPSES para lograr una comprensión profunda de las rutas celulares que regulan la autofagia en la sinapsis». Desvelar los mecanismos responsables de la salud y el mantenimiento de la sinapsis contribuirá a formular estrategias para mitigar los efectos indeseados del envejecimiento. Teniendo en cuenta que hay millones de europeos que sufren enfermedades neurodegenerativas, la recuperación de la fisiología sináptica podría mejorar la función neuronal y las alternaciones de comportamiento, como el empeoramiento de la motricidad, que provocan las enfermedades neurodegenerativas y el envejecimiento.
Palabras clave
HEALTHYSYNAPSES, autofagia, sinapsis, envejecimiento, drosofila, enfermedad neurodegenerativa
