Representación de la interconexión entre neuronas.

Cuando se trata de repararse tras un daño como el causado por una apoplejía, una isquemia, o por enfermedades neurodegenerativas como el párkinson o el alzheimer, un cerebro maduro siempre se ha demostrado tremendamente ineficiente. Para hacer frente a las consecuencias neuronales provocadas por estas alteraciones, las infinitamente adaptables células madre y sus múltiples aplicaciones se han postulado como una de las mejores promesas en la búsqueda de soluciones. No obstante, el cerebro es un órgano extremadamente complejo, y esta complejidad se traduce en una alta precisión de los procesos que se llevan a cabo en su interior, lo que siempre ha supuesto un obstáculo para el desarrollo de tratamientos clínicos para las enfermedades de nuestro órgano director.

Ahora un nuevo estudio de la universidad de Winsconsin-Madison titulado Human Stem Cell-Derived Neurons Repair Circuits and Restore Neural Function publicado recientemente en la revista Cell Stem Cell ha abordado algunos de estos obstáculos, demostrando en ratones que las células madre podrían tener una aplicación práctica en el tratamiento de enfermedades como el párkinson . De este modo, el equipo dirigido por el profesor Su-Chun Zhang descubrió que las neuronas derivadas de las células madre podrían integrarse en las regiones correctas del cerebro para conectarse con las neuronas nativas y restablecer las funciones motoras de los animales.

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Especificidad neuronal

“La clave del hallazgo es la especificidad” explican los científicos en un comunicado emitido por la universidad de Wisconsin, un concepto que los autores relacionan con el término de “identidad neuronal”, es decir, la capacidad de las neuronas para mantener durante toda su vida unas funciones y aspecto concretos. Al rastrear cuidadosamente el destino de las células madre trasplantadas en el cerebro de los ratones, los científicos descubrieron que la alta especificidad de las células -células productoras de dopamina en el caso de la enfermedad de Parkinson- era lo que definía el tipo de conexiones que se establecían entre estas y regían el modo en que operaban.

“Las lesiones neurológicas suelen afectar regiones cerebrales específicas o tipos de células específicas, interrumpiendo circuitos

“Nuestro cerebro está conectado de una manera muy precisa por células nerviosas muy especializadas en lugares particulares para que podamos participar de todos nuestros comportamientos complejos”, comenta Zhang. Todo esto depende de circuitos que están conectados por tipos de células específicas”, añade el profesor de neurociencia y neurología en el Waisman Center de Universidad Wisconsin-Madison. “Las lesiones neurológicas suelen afectar regiones cerebrales específicas o tipos de células específicas, interrumpiendo circuitos. Para tratar esas enfermedades, tenemos que restaurar estos circuitos”, concreta.

Célula madre neuronal aislada

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Foto: iStock

Un trabajo de persuasión

Para reparar esos circuitos implicados en la enfermedad de Parkinson en ratones, los investigadores comenzaron “persuadiendo” a las células madre embrionarias humanas para que se diferenciaran en neuronas productoras de dopamina, el tipo de células que mueren en la enfermedad de Parkinson. Trasplantaron estas nuevas neuronas al cerebro medio de los ratones, la región del cerebro más afectada por la degeneración en la enfermedad.

Así, varios meses después, una vez que las nuevas neuronas tuvieran tiempo de integrarse en el cerebro, los ratones mostraron una recuperación de sus habilidades motoras. Observando un poco más de cerca, el grupo de Zhang pudo comprobar que las neuronas trasplantadas crecían largas distancias para conectarse a las regiones de control motor del cerebro. Del mismo modo, las células nerviosas también establecieron conexiones con regiones reguladoras del cerebro que alimentaban a las nuevas neuronas y evitaban, por ejemplo, que se sobreestimularan.

Los autores también comprobaron que ambos conjuntos de conexiones en las neuronas trasplantadas se parecían a los circuitos establecidos por las neuronas nativas, sin embargo esto solo fue cierto para las células productoras de dopamina. Experimentos similares con células que producen el neurotransmisor glutamato -no involucrado en la enfermedad de Parkinson- no repararon los circuitos motores, revelando la importancia de la identidad neuronal para reparar el daño.

Para confirmar finalmente que las neuronas trasplantadas habían reparado los circuitos dañados por el párkinson , los investigadores insertaron interruptores genéticos de “encendido y apagado” en las células madre en forma de fármacos que aumentaban o disminuían su actividad comprobando que cuando se “apagaron” las células madre, las mejoras motoras de los ratones desaparecieron, lo que sugiere que las células madre eran esenciales para restaurar los cerebros dañados por el párkinson .

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Una neurona para cada enfermedad

El grupo de Zhang y otros investigadores han pasado años desarrollando métodos para convertir las células madre en los diferentes tipos de neuronas dentro del cerebro. Cada enfermedad o lesión neurológica requeriría el tratamiento de sus propias células nerviosas especializadas, pero es probable que los planes de tratamiento sean muy similares. “Usamos el párkinson como modelo, pero el principio es el mismo para muchos trastornos neurológicos diferentes”, dice Zhang.

Cada enfermedad o lesión neurológica requeriría el tratamiento de sus propias células nerviosas especializadas

El trabajo tiene un significado personal para Zhang. Como médico y científico, a menudo recibe cartas de familias desesperadas por recibir ayuda para tratar trastornos neurológicos o traumatismos cerebrales. También es una experiencia con la que puede identificarse. Hace seis años, Zhang tuvo un accidente de bicicleta y se rompió el cuello. Cuando se despertó parcialmente paralizado en el hospital, su primer pensamiento fue cómo las células madre, que ya había investigado durante años, podrían ayudarlo a recuperarse.

Ahora, en gran parte rehabilitado después de años de fisioterapia, Zhang todavía cree que los tratamientos adecuados con células madre podrían, en el futuro, ayudar a personas como él y a las familias de las que escucha. Con ese fin, el grupo de Zhang está probando tratamientos similares en primates, un paso hacia los ensayos en humanos

. Junto con una gama cada vez mayor de métodos para producir docenas de neuronas únicas a partir de células madre, los científicos dicen que este trabajo sugiere que la terapia con células madre neurales es un objetivo realista. Sin embargo, se necesita mucha más investigación para traducir los hallazgos de los ratones a las personas. “Hay esperanza, pero tenemos que ir paso a paso”, concluye el autor.

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