Un estudio liderado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha revelado que las enfermedades neurodegenerativas atacan a las células madre del cerebro humano e impiden la generación de nuevas neuronas.
El estudio, publicado este jueves en la revista ‘Science’, una de las publicaciones con mayor impacto en el mundo científico, demuestra además la existencia de células madre en el hipocampo, la región del cerebro fundamental para entender cómo gestionamos la memoria, el aprendizaje o la orientación espacial.
Según ha explicado en rueda de prensa la directora del estudio, María Llorens-Martín, investigadora del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBMSO), centro mixto del CSIC y la Universidad Autónoma de Madrid, la proliferación de estas células madre en el hipocampo permite la generación de nuevas neuronas a lo largo de toda la vida (al menos hasta los 90 años de edad), un proceso conocido como neurogénesis hipocampal adulta.
“La novedad del descubrimiento es que ha sido en el cerebro humano, sabíamos que se daba en otros mamíferos como roedores. La neurogénesis es un proceso clave para el almacenamiento de nuevas memorias en el cerebro, por ejemplo”, ha detallado la investigadora.
Llorens-Martín confía en que estos resultados “podrían sentar las bases para el futuro desarrollo de herramientas terapéuticas que frenen el avance de enfermedades neurodegenerativas que, a día de hoy, son incurables”.
Esta investigación revela por primera vez que el proceso de neurogénesis hipocampal adulta se encuentra gravemente dañado en pacientes con esclerosis lateral amiotrófica (ELA), enfermedad de Huntington, Parkinson, demencia con cuerpos de Lewy y demencia frontotemporal.
Cada una de estas enfermedades genera una “firma” celular propia, “lo que significa que hay poblaciones subcelulares que son más susceptibles a unas patologías que a otras”. De esta manera, se daña de manera más acusada a determinadas subpoblaciones celulares que forman parte del proceso de neurogénesis.
“Este estudio demuestra que las alteraciones en el proceso de neurogénesis hipocampal adulta están íntimamente relacionadas con el funcionamiento del nicho celular del hipocampo en nuestra especie y, en particular, que dicha estructura se transforma en un ambiente hostil para el nacimiento y maduración de las nuevas neuronas durante el envejecimiento fisiológico y patológico”, ha detallado.
Un nicho celular especializado
Otro de los descubrimientos de este trabajo es que en el cerebro humano adulto la generación de nuevas neuronas a partir de células madre es posible gracias a la existencia de un nicho celular especializado presente en muy pocas regiones del cerebro, entre ellas, el hipocampo, y que posee una compleja estructura formada por células gliales y vasos sanguíneos.
La existencia y composición celular de este nicho en el ser humano eran desconocidas hasta el momento, si bien ya se había identificado en roedores. Su descubrimiento ha sido posible gracias a la utilización de muestras cerebrales humanas de la más alta calidad y excelente grado de conservación, así como al perfeccionamiento de sofisticadas técnicas de laboratorio desarrolladas por los investigadores del laboratorio de Llorens-Martín.
Este trabajo muestra que tanto el propio proceso de neurogénesis adulta como el nicho celular en el que se generan las nuevas neuronas sufren cambios a lo largo de la vida. “En particular, hemos descubierto que el funcionamiento de las células de microglia, un tipo celular del sistema inmune encargado de regular el número y la maduración de las nuevas neuronas que se generan en el hipocampo, está dañado en personas de avanzada edad”, ha indicado Llorens-Martín.
Todo ello hace que el proceso de neurogénesis hipocampal adulta disminuya a lo largo del envejecimiento, aunque sigue teniendo lugar hasta la décima década de edad, tal y como demuestran investigaciones anteriores del grupo que lidera este estudio.
La ventaja de la plasticidad neural
El nacimiento de nuevas neuronas en el hipocampo confiere una gran capacidad de remodelación y adaptación al cerebro de los mamíferos, un concepto denominado plasticidad neural. Sin embargo, el hipocampo también presenta una notable vulnerabilidad a enfermedades neurodegenerativas y psiquiátricas, en las que algunas poblaciones celulares son más vulnerables a determinadas enfermedades que a otras.
En todos estos trastornos neurodegenerativos, se ha observado una reducción en la actividad proliferativa de las células madre y un aumento de su quiescencia. Además, las nuevas neuronas generadas presentaban importantes defectos en su maduración, no consiguiendo completarla de manera adecuada y adquiriendo morfologías aberrantes.
“Por ejemplo, hemos encontrado que en pacientes con ELA, Huntington o Parkinson existe un incremento de células madre en el hipocampo, pero también una mayor mortalidad y una menor actividad. Pareciera como si quisieran estar incrementándose pero no alcanzan la madurez correcta. Además, estas nuevas neuronas no adquieren una morfología correcta, es totalmente diferente a la de personas sanas”, ha explicado la científica.
Por su parte, la presidenta del CSIC, Rosa Menéndez, ha destacado que el estudio es “un resultado muy prometedor”. “Ha encontrado una relación con los procesos neurodegenerativos que tanto afectan a nuestra calidad de vida durante el envejecimiento”, ha celebrado.
Asimismo, ha resaltado que esta investigación es “fruto de un trabajo intenso a lo largo de un buen número de años”. “Esperamos que nos dé muchas más alegrías, estoy segura. Especialmente, confiamos en que a medida que se encuentren las claves entre la capacidad de producción de nuevas neuronas y los trastornos neurodegenerativos podamos quizá en un futuro no muy lejano mejorar su tratamiento”, ha remachado.
Este trabajo, liderado por investigadores del CSIC y con participación de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), CIBERNED, la Fundación CIEN, la Universidad Europea de Madrid y CONYCET, ha sido financiado por organismos nacionales e internacionales, entre los que destacan el European Research Council mediante un proyecto ‘ERC Consolidator Grant’, el Ministerio de Ciencia e Innovación y la Alzheimer’s Association.
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