Desde lejos, los miles de millones de estrellas de nuestra galaxia parecen indistinguibles, al igual que los miles de millones de astrocitos en forma de estrella de nuestro cerebro parecen iguales entre sí. Pero los investigadores de UCLA ahora han revelado que los astrocitos, un tipo de célula cerebral que apoya y protege las neuronas, no son todos iguales. Si bien las estrellas pueden clasificarse por su tamaño, edad y calor, las células cerebrales de apoyo varían en lo que respecta a la forma, la maquinaria molecular y el funcionamiento.

Los hallazgos,  publicados  hoy en la revista Neuron, deberían facilitar a los investigadores el estudio de cómo los astrocitos se relacionan con la enfermedad, o el desarrollo de medicamentos que apuntan a pequeños subconjuntos de astrocitos, dijo Baljit Khakh, profesor de fisiología y neurobiología de UCLA y el autor principal del estudio.

“Durante 50 años, los libros de texto han dicho que los astrocitos en todo el cerebro son en gran medida idénticos”, dijo Khakh. “Ahora hemos descubierto que los astrocitos en diferentes circuitos en el cerebro son diferentes, y hemos desarrollado un conjunto de herramientas integral para explorar la biología y la diversidad de los astrocitos”.

A diferencia de las neuronas, los astrocitos del cerebro no procesan información directamente, almacenan recuerdos ni controlan los movimientos del cuerpo. En cambio, se sabe que los astrocitos, que se han descrito como similares a un pegamento, componen la barrera hematoencefálica, dan estructura al cerebro, transportan nutrientes a las neuronas y regulan la concentración de ciertas moléculas entre las neuronas. También juegan un papel clave para ayudar al cerebro a repararse después de lesiones traumáticas, accidentes cerebrovasculares o infecciones. Y los estudios han sugerido vínculos entre los astrocitos dañados y las enfermedades del sistema nervioso, incluidas la enfermedad de Huntington, la ELA, la esclerosis múltiple y el Alzheimer.

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“Esencialmente, todas las enfermedades cerebrales probablemente contengan un componente astrocítico”, dijo Khakh. “Pero no se ha explorado mucho porque simplemente no ha habido métodos lo suficientemente buenos para estudiar los astrocitos”.

Para probar la teoría de larga data de que los astrocitos en todo el cerebro tienen las mismas propiedades y funciones, Khakh y sus colegas observaron los astrocitos en dos áreas del cerebro de los ratones. Se sabe que las dos áreas, el cuerpo estriado dorsolateral y el estrato radiado CA1 del hipocampo, son bastante diferentes en sus funciones y en los tipos de neuronas que contienen. El cuerpo estriado dorsolateral está involucrado en el control del movimiento, mientras que el hipocampo ayuda a establecer recuerdos a largo plazo. Los científicos realizaron docenas de pruebas en profundidad en los astrocitos de cada área del cerebro.

El equipo de Khakh encontró que los astrocitos en el estriado y el hipocampo tenían diferencias que afectaban su funcionamiento y cómo interactuaban con las neuronas. Las células variaron entre los dos circuitos cerebrales cuando se trataba de cómo interactuaban con las neuronas y conducían químicos a través de sus membranas. Además, los astrocitos en el cuerpo estriado tenían diferentes genes activados que los astrocitos del hipocampo.

En el pasado, la mayoría de los investigadores descartaron la idea de que los fármacos pudieran dirigirse selectivamente a pequeños conjuntos de astrocitos para tratar enfermedades cerebrales, debido a la suposición de que un fármaco dirigido a los astrocitos afectaría a todo el cerebro. “Pero estamos viendo diferencias entre los astrocitos en diferentes áreas, y sospecho que hay diferencias mucho mayores que las que hemos visto hasta ahora”, dijo Khakh. La nueva observación significa que es posible que los medicamentos funcionen solo en un pequeño subconjunto de astrocitos, seleccionados por sus características moleculares.

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“Profundizar nuestra comprensión de la biología de los astrocitos en el cerebro sano nos permite examinar lo que sucede con estas células en los trastornos neuropsiquiátricos y potencialmente intervenir en los astrocitos en una región específica del cerebro para obtener un beneficio terapéutico”, dijo Hua Chai, estudiante de posgrado de la UCLA y co-primera autor del nuevo artículo.

“Nuestro trabajo sugiere que las diferencias en las funciones de los astrocitos entre los circuitos pueden ser una de las razones principales por las que en algunas enfermedades neurológicas hay regiones del cerebro que son más susceptibles que otras”, agregó Blanca Díaz-Castro, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Khakh. y co-primer autor del artículo.

El equipo tiene más preguntas sobre los astrocitos en el cuerpo estriado y el hipocampo y planea comenzar a analizar astrocitos de otras áreas del cerebro.

Los otros autores del estudio son Eiji Shigetomi, Christopher Octeau, Xinzhu Yu y Thomas Vondriska del departamento de fisiología de UCLA; Emma Monte del departamento de anestesiología de la UCLA; Whitaker Cohn y Julian Whitelegge del Laboratorio de Espectrometría de Masas de UCLA Pasarow y el Instituto de Investigación del Cerebro de UCLA; Pradeep Rajendran del Centro de Arritmia Cardíaca y Centro de Investigación de Neurocardiología para la Excelencia de la UCLA; y Giovanni Coppola del departamento de neurología de UCLA, departamento de psiquiatría y ciencias bioconductuales y Centro de Genética Neuroconductual.

Este trabajo y los investigadores involucrados fueron apoyados principalmente por los Institutos Nacionales de Salud y la Asociación Americana del Corazón.

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