Avance contra el párkinson: un material revolucionario que podría proteger a las neuronas frente a los agentes que provocan la enfermedad

El párkinson es la segunda enfermedad neurodegenerativa más prevalentes y devastadora del mundo, después del Alzheimer. Su aparición ocasiona la pérdida progresiva de neuronas dopaminérgicas -las células encargadas para la producción y uso de dopamina-, lo que genera un deterioro motor que potencia temblores, rigidez y dificultad para moverse, así como alteraciones cognitivas y emocionales. Hasta el momento, no se ha encontrado una cura para este trastorno del movimiento del sistema nervioso, pero sí que existen algunos tratamientos que alivian sus síntomas.

Sin embargo, un reciente estudio publicado en la revista International Journal of Molecular Sciences y liderado por la doctora Noela Rodríguez Losada, bióloga del Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales de la UMA, ha abierto una nueva vía de esperanza para estos pacientes: el uso de materiales inteligentes basados en grafeno para proteger a las neuronas frente a los agentes que desencadena la enfermedad. Y es que, el párkinson se desarrolla a raíz del estrés oxidativo y el estrés del retículo endoplásmico (RE), dos procesos provocan que la alfa-sinucleína, la proteína más abundante del cerebro, se pliegue de forma incorrecta a las neuronas.

Estos plegados crean depósitos anormales de la proteína que terminaría creando cuerpo de Lewy, causando que las células cerebrales funcionen mal y mueran. Algo que se fomenta con la disfunción mitocondrial y el aumento de especies reactivas de oxígeno (ROS). Ante este escenario, el grafeno y sus derivados, como el óxido de grafeno (GO) y el óxido de grafeno reducido (PRGO y FRGO), han revolucionado la investigación en nanomateriales por su biocompatibilidad: conductividad eléctrica y capacidad para interactuar con células vivas.

Una disminución clave de en el estrés celular

El estudio ha evaluado el potencial neuroprotector de los materiales derivados del grafeno en cultivos de células madre embrionarias dopaminérgicas. Concretamente, los investigadores han observado que el PRGO y el FRGO en forma de microescamas, promovieron la maduración y diferenciación de las neuronas dopaminérgicas.

En otras palabras, las células tratadas con estos biomateriales mostraron una mayor expresión de marcadores de madurez neuronal, como la tirosina hidroxilasa (TH) -fundamental para evitar trastornos neurológicos graves- y el transportador de dopamina (DAT); así como una organización estructural más compleja y la formación de redes interconectadas. Pero lo más relevante fue la capacidad para proteger a las neuronas frente a dos tipos de estrés clave en el párkinson:

1. El estrés oxidativo inducido por MPP+ -una toxina que reproduce el daño mitocondrial- se redujo al observar el descenso significativo la liberación de lactato deshidrogenasa (LDH); una enzima que ayuda a producir energía y que aumenta cuando los tejidos sufren daños por lesiones o enfermedades. Además, los niveles de alfa-sinucleína disminuyeron hasta un 50% respecto a los controles, lo que sugiere una menor tendencia a la formación de agregados tóxicos.
2. Por otro lado, también existe el estrés del retículo endoplásmico inducido por tunicamicina. Bajo este tipo de estrés, los materiales grafénicos aumentaron la expresión de proteínas chaperonas, que ayudan a corregir el mal plegamiento de proteínas. Al mismo tiempo, se observó una reducción en la activación de sensores de estrés, lo que indica una modulación favorable de la respuesta celular.

Un material inteligente que se prepara para futuros daños

Otro hallazgo especialmente interesante fue el aumento de la expresión de cFos, un gen de respuesta temprana asociado a la adaptación celular frente a estímulos dañinos. En cuanto a las células tratadas con PRGO, se apreció una duplicación en los niveles de cFos en comparación con los controles sometidos a estrés, lo que sugiere que estos materiales de grafeno no solo protegen a las neuronas, sino que también las preparan para resistir futuros daños.

En definitiva, la capacidad de estos biomateriales podrían servir para modular rutas críticas de estrés celular, reducir la acumulación de proteínas tóxicas y favorecer la maduración neuronal, abriendo la puerta a nuevas estrategias para luchar en contra de las enfermedades neurodegenerativas, tanto en medicina regenerativa como en la prevención del daño neuronal. Aun así, este avance significativo solo se han obtenido en modelos celulares, por lo que el siguiente paso será validar estos hallazgos en modelos animales y, eventualmente, en ensayos clínicos, con el objetivo de trasladar este avance de la nanotecnología al beneficio real de los pacientes.