Descubren cómo el cerebro elimina sus desechos y qué ocurre cuando este sistema falla en el Alzheimer
MADRID, 10 Jul. –
Investigadores de los Institutos Gladstone (Estados Unidos) han ideado un método para rastrear las rutas exactas que siguen los desechos al salir del cerebro. Su enfoque, descrito en la revista ‘Cell’, ha revelado nuevos detalles sobre cómo el cerebro elimina los desechos, incluyendo cómo las células inmunitarias adyacentes interactúan con los productos de desecho y cómo la enfermedad de Alzheimer altera este sistema cuidadosamente orquestado.
«Por fin tenemos una forma de estudiar cómo se limpia el cerebro, y la hemos utilizado para descubrir muchos aspectos biológicos inesperados», afirma Andrew Yang, doctor e investigador de Gladstone, quien dirigió el estudio.
Estudios anteriores consistían en inyectar colorantes en el líquido cefalorraquídeo para observar cómo salía del cerebro, pero esto también implicaba dañar el cerebro. «Estos trazadores inyectados alteran el sistema mismo que estamos intentando medir. Queríamos encontrar una mejor manera», dice Yang.
En su nuevo estudio, el equipo de Yang modificó genéticamente neuronas en ratones para producir una proteína fluorescente llamada ZsGreen, que podía rastrearse fácilmente al salir del cerebro. Los científicos pudieron seguirla mientras se desplazaba hacia las zonas adyacentes al cerebro, como la duramadre, el cráneo, la cavidad nasal y los ganglios linfáticos, donde se encuentran células inmunitarias altamente especializadas.
El nuevo método del equipo identificó, por primera vez, células que interactúan con desechos cerebrales en cada punto de salida. Los resultados difirieron notablemente de los estudios tradicionales con trazadores, donde los colorantes inyectados habían señalado a los ganglios linfáticos del cuello como vía de drenaje.
«Nos sorprendió descubrir que muy poca cantidad de ZsGreen se drenaba a los ganglios linfáticos cervicales», comenta Yang. «En cambio, los desechos se drenaban a través de la duramadre, el cráneo y la cavidad nasal. Nuestros hallazgos subrayan por qué el seguimiento de las proteínas de desecho en sí mismas, en lugar del movimiento del líquido cefalorraquídeo, proporciona una comprensión más precisa de la dinámica de eliminación de desechos».
Entre los hallazgos clave del estudio, los científicos descubrieron que el lugar donde se produce una proteína en el cerebro determina hacia dónde se drena. Las proteínas de las regiones superiores del prosencéfalo se drenaban principalmente a través de vías de salida superiores, mientras que las que se originaban en estructuras más profundas, como el cuerpo estriado, se drenaban a través de vías más cercanas a la base.
El equipo de Yang denomina a esto el modelo de eliminación de residuos de ‘salida más cercana’. «Es como si cada región del cerebro tuviera un sistema de código postal biológico para asegurar que los desechos se envíen al lugar de eliminación correcto», detallan los investigadores. «Creemos que, con el envejecimiento o la enfermedad, estos códigos postales pueden desorganizarse, lo que provoca que los desechos terminen en lugares equivocados. Esto podría explicar por qué ciertas regiones del cerebro son más vulnerables a enfermedades como el Alzheimer».
El equipo también demostró que los desechos cerebrales no se eliminan al mismo ritmo en todas las rutas. Mientras que algunas fronteras eliminaban los desechos rápidamente, otras lo hacían mucho más despacio. Este ritmo más lento en algunas fronteras podría dar a las células inmunitarias especializadas más tiempo para interactuar con las proteínas derivadas del cerebro, lo que ayudaría al sistema inmunitario a reconocerlas como propias y evitar atacar el cerebro.
Mediante sus nuevos métodos, los científicos descubrieron que la eliminación de desechos cerebrales se ve afectada durante las enfermedades. En ratones con inflamación transitoria, la ZsGreen se filtró directamente al torrente sanguíneo en lugar de seguir las vías de eliminación habituales. En un modelo de ratón con Alzheimer, ocurrió lo contrario: la ZsGreen quedó atrapada dentro del cerebro, sin poder eliminarse eficazmente.
«Comprender cómo las enfermedades alteran la eliminación de desechos del cerebro podría ayudarnos a diseñar terapias dirigidas a los compartimentos limítrofes del cerebro y mejorar la eliminación de residuos», aseguran los investigadores.
De cara al futuro, el grupo de Yang planea estudiar cómo cambia la eliminación de desechos en distintas enfermedades, cómo puede verse alterada durante el envejecimiento normal y si el sueño es importante para favorecer dicha eliminación. También quieren investigar si los tumores cerebrales manipulan la interacción normal entre los desechos cerebrales y las células inmunitarias para evadir la detección.
«Con estos nuevos métodos, podremos empezar a abordar algunas cuestiones que llevan mucho tiempo sin resolverse sobre la biología de la eliminación de los desechos cerebrales», finaliza Yang.
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