Cuál es el nuevo tipo de células descubiertas en el cerebro que podría revolucionar a la neurociencia

El cerebro está conformado por dos grandes familias de células: las neuronas y las células gliales. O así era hasta hoy, ya que un grupo de investigadores encontró un nuevo tipo de células cerebrales. Este hallazgo abre “inmensas perspectivas de investigación en enfermedades como el Alzhéimer y el Parkinson”, dijeron los autores del descubrimiento.

Un equipo de científicos de la Universidad de Lausana (UNIL) y el Centro Wyss identificó un nuevo tipo de célula esencial para la función cerebral. El descubrimiento, que los científicos han denominado “astrocitos glutamatérgicos”, es una célula híbrida, a medio camino entre las neuronas y las células gliales. El astrocito se llama así por su forma de estrella y está presente en varias regiones del cerebro en ratones y humanos.

El estudio, publicado en la revista Nature, mostró que estas células favorecen la capacidad de memorizar, el control cerebral de los movimientos y contrarrestan la aparición de ataques epilépticos.

Cómo funcionan las células cerebrales

Desde que existe la neurociencia, se ha reconocido que el cerebro funciona principalmente gracias a las neuronas y su capacidad para elaborar y transmitir información rápidamente a través de sus redes.

Para apoyarlas en esta tarea, las células gliales realizan una serie de funciones estructurales, energéticas e inmunes, además de estabilizar constantes fisiológicas. Algunas de estas células, conocidas como astrocitos, rodean íntimamente las sinapsis, es decir los puntos de contacto donde se liberan los neurotransmisores para transmitir información entre neuronas.

Esta es la razón por la que los neurocientíficos han sugerido durante mucho tiempo que los astrocitos pueden tener un papel activo en la transmisión sináptica y participar en el procesamiento de la información. Sin embargo, los estudios realizados hasta la fecha para demostrarlo han arrojado resultados contradictorios y aún no se alcanzó un consenso científico definitivo.

Al identificar un nuevo tipo de célula, con las características de un astrocito y que expresa la maquinaria molecular necesaria para la transmisión sináptica, neurocientíficos del Departamento de Neurociencias Básicas de la Facultad de Biología y Medicina de la UNIL y del Centro Wyss de Bio y Neuroingeniería de Ginebra, pusieron fin a años de controversia.

La clave del rompecabezas

Para confirmar o refutar la hipótesis de que los astrocitos, al igual que las neuronas, son capaces de liberar neurotransmisores, los investigadores primero examinaron el contenido molecular de los astrocitos utilizando enfoques modernos de biología molecular. Su objetivo era encontrar rastros de la maquinaria necesaria para la rápida secreción de glutamato, el principal neurotransmisor utilizado por las neuronas. Este proceso es imprescindible en el pensamiento abstracto humano.

“La precisión que permiten los enfoques de transcriptómica unicelular nos permitió demostrar la presencia en células con perfil astrocítico de transcritos de las proteínas vesiculares, VGLUT, encargadas de llenar las vesículas neuronales específicas para la liberación de glutamato. Estos transcritos se encontraron en células de ratones, y aparentemente se conservan en células humanas. También identificamos otras proteínas especializadas en estas células, que son esenciales para la función de las vesículas glutamatérgicas y su capacidad de comunicarse rápidamente con otras células”, dijo Ludovic Telley, profesor asistente de UNIL y codirector de el estudio.

Nuevas células funcionales

A continuación, los neurocientíficos intentaron descubrir si estas células híbridas eran funcionales, es decir, capaces de liberar glutamato a una velocidad comparable a la de la transmisión sináptica. Para ello, el equipo de investigación utilizó una técnica de imagen avanzada que podía visualizar el glutamato liberado por vesículas en los tejidos cerebrales en ratones vivos.

“Hemos identificado un subgrupo de astrocitos que responden a estimulaciones selectivas con liberación rápida de glutamato, que se produjo en áreas espacialmente delimitadas de estas células que recuerdan a las sinapsis”, dijo Andrea Volterra, profesora honoraria de la UNIL y docente visitante del Centro Wyss, además codirectora del estudio.

Esta liberación de glutamato influye, además, en la transmisión sináptica y regula los circuitos neuronales. El equipo de investigación pudo demostrarlo suprimiendo la expresión de VGLUT en las células híbridas.

“Son células que modulan la actividad neuronal, controlan el nivel de comunicación y excitación de las neuronas”, dijo Roberta de Ceglia, primera autora del estudio e investigadora principal de la UNIL. Y sin esta maquinaria funcional, el estudio muestra que la potenciación a largo plazo, un proceso neuronal implicado en los mecanismos de memorización, se ve afectada y que la memoria de los ratones también.

Vínculos con patologías cerebrales

Las implicaciones de este descubrimiento se extienden a los trastornos cerebrales. Al alterar específicamente los astrocitos glutamatérgicos, el equipo de investigación demostró efectos sobre la consolidación de la memoria, pero también observó vínculos con patologías como la epilepsia, cuyas convulsiones se exacerbaban.

Finalmente, el estudio muestra que los astrocitos glutamatérgicos también desempeñan un papel en la regulación de los circuitos cerebrales implicados en el control del movimiento y podrían ofrecer dianas terapéuticas para la enfermedad de Parkinson.

Andrea Volterra consideró que su descubrimiento “sacude los cimientos de la neurociencia”, porque cuestiona el conocimiento actual sobre cómo funciona el cerebro y cómo se desarrollan sus trastornos.

“Entre las neuronas y los astrocitos, ahora tenemos a mano un nuevo tipo de célula. Su descubrimiento abre inmensas perspectivas de investigación. Nuestros próximos estudios explorarán el posible papel protector de este tipo de célula contra el deterioro de la memoria en la enfermedad de Alzheimer, así como su rol en otras regiones y patologías diferentes a las exploradas aquí”, afirmó Volterra.