Establecen relación entre mecanismos neuronales asociados al daño cerebral

Investigadores del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBMSO) —centro mixto de la UAM y el CSIC— han relacionado la pérdida del colesterol en la membrana plasmática de las neuronas con la excesiva estimulación de la sinapsis neuronal.

Ambos mecanismos celulares son fenómenos asociados al daño cerebral agudo que se observa tanto en casos de infarto cerebral y traumatismos craneoencefálicos, como en algunas enfermedades neurodegenerativas crónicas.

Estos mecanismos fueron relacionados experimentalmente utilizando modelos de ratón y cultivos primarios de neuronas hipocampales, así como diversas técnicas de biología molecular y microscopía. El trabajo, desarrollado por el equipo que lidera Carlos Dotti, profesor del CSIC, fue publicado en la revista EMBO Journal.

Los resultados revelan que la proteína CYP46 participa activamente en el metabolismo del colesterol en las neuronas, siendo la principal responsable de la disminución del colesterol asociada a un aumento del calcio intracelular y a la estimulación de la sinapsis.

“Cuando se produce el daño cerebral, aumenta el número de neurotransmisores excitatorios, lo que lleva a un aumento de la síntesis y de la movilización de CYP46, trasladándose ésta desde sus sitios de residencia dentro de la célula hacia la membrana plasmática de la neurona. Este fenómeno finalmente se traduce en una disminución importante de la cantidad de colesterol en la célula, lo que provoca una modificación en la composición lipídica de la membrana, alterando así funcionalmente y estructuralmente la neurona”, expone Dotti.

El colesterol en las células

Según el mismo investigador, trabajos futuros aclararán si este fenómeno tiene consecuencias positivas para la célula afectada (por ejemplo defenderse del daño producido por la hiperestimulación) o si por el contrario contribuye a que la célula sometida a hiperestimulación muera: “Una vez que esto sea determinado, podremos preguntarnos acerca del desarrollo de terapias para potenciar este mecanismo en caso de que sea beneficioso, o para inhibirlo en el caso contrario”.

Estos avances podrían ser útiles en el desarrollo de terapias para enfermedades en las que aparecen síntomas anormales de hiperestimulación sináptica, como son la epilepsia, el infarto cerebral, los traumatismos craneoencefálicos o la Enfermedad de Alzheimer.

La presencia de colesterol en la membrana que contribuye a mantener el equilibrio entre el interior y el exterior de las células (membrana plasmática), le confiere a las células un número elevado de funciones esenciales.

Por un lado, el colesterol desempeña un rol importante en el grado de rigidez de la membrana: determina la capacidad de una célula para modificar su arquitectura ante determinados estímulos y para permitir que las diferentes proteínas de la membrana puedan moverse a lo largo de la misma.

Por otro lado, el colesterol actúa como barrera a la difusión iónica, contribuyendo a la electronegatividad interior de las células con respecto al exterior celular. Este último es un hecho especialmente importante en neuronas, cuya función se basa en los cambios eléctricos a través de la membrana.

Referencia

Sodero, A., Vriens, J., Ghosh, D., Stegner, D., Brachet, A., Pallotto, M., Sassoe-Pognetto, M., Browers, J.,F., Helms, J.B., Nieswandt, B., Voets, T. and Dotti, C.G. (2012). Cholesterol loss during glutamate-mediated excitotoxicity. EMBO J. 31, 1764-1773.