Un estudio vinculó la acumulación de hierro en el cerebro con mayor riesgo de Alzheimer y Parkinson

La acumulación de hierro en las neuronas puede reducir su resistencia al daño y contribuir al avance de enfermedades neurodegenerativas como Alzheimer y Parkinson.

Así lo plantea un estudio del Instituto Salk publicado en Cell Death Discovery, que identifica una nueva vía para predecir, prevenir y tratar estos trastornos.

La magnitud del problema es amplia: en Estados Unidos hay aproximadamente 7 millones de personas con Alzheimer y otro 1 millón con Parkinson, de acuerdo con la Asociación de la Enfermedad de Alzheimer y la Fundación Parkinson. Ambas enfermedades figuran entre las neurodegenerativas más frecuentes a escala mundial y afectan a decenas de millones de personas.

El trabajo se centró en una observación que los científicos siguen desde hace años: el hierro puede acumularse lentamente dentro de las neuronas. En etapas tempranas de la vida, esa acumulación parece tener poco efecto sobre la función neuronal, pero más adelante puede favorecer una degeneración gradual.

La autora principal del estudio, la profesora de investigación del Instituto Salk Pam Maher, explicó que el hallazgo vincula la pérdida de resiliencia celular con un umbral de hierro dentro de la neurona. “Nuestro estudio revela que las células pierden resiliencia cuando el hierro alcanza cierto nivel, lo que hace que las neuronas sean más susceptibles a los factores estresantes que las dañan o incluso las destruyen”.

El estudio comparó exposición aguda de horas con exposición crónica

Para probar esa hipótesis, el equipo utilizó una línea celular nerviosa humana y desarrolló lo que describió como el primer modelo progresivo de acumulación de hierro en células neuronales. Comparó una exposición aguda al hierro, de entre seis y ocho horas, con una exposición crónica de nueve días.

La diferencia entre ambos escenarios fue central. En las neuronas expuestas durante poco tiempo se detectaron muy pocas variaciones bioquímicas antes y después del hierro, mientras que en las expuestas de forma crónica aparecieron múltiples alteraciones: sobreexpresión de algunos procesos, acumulación de compuestos nocivos y disminución de sustancias beneficiosas.

El experimento también mostró una consecuencia funcional directa: cuando ambos grupos fueron sometidos a un estrés adicional, las neuronas con exposición aguda lo toleraron, pero las que habían acumulado hierro durante más tiempo no. Ese resultado llevó a los investigadores a describir un estado de vulnerabilidad progresiva más que un daño inmediato.

El investigador postdoctoral del laboratorio de Maher Nawab John Dar resumió el punto central del trabajo: “No es la cantidad de hierro lo que determina el destino de estas células, sino el tiempo que pasan bajo estrés”.

Maher estudia desde hace décadas la ferroptosis, una vía de muerte celular dependiente del hierro. Hasta ahora, ese proceso se entendía como un mecanismo en el que la célula moría por peroxidación lipídica, una degradación de las grasas que la investigadora comparó con el enranciamiento de un aceite de cocina o de un fruto seco.

La cronoferroptosis añade a esa vía un elemento nuevo: el tiempo. Según el estudio, la exposición prolongada al hierro no conduce necesariamente a la muerte celular inmediata, sino que puede instalar a la neurona en un estado sostenido de estrés que debilita sus defensas y la deja más expuesta a otros daños.

Dar señaló que esas modificaciones coordinadas en el manejo del hierro y en las proteínas antioxidantes podrían explicar por qué las neuronas con acumulación crónica quedan predispuestas a la patología neurodegenerativa. “Creemos que estas alteraciones coordinadas en el manejo del hierro y las proteínas de defensa antioxidante hacen que las neuronas expuestas crónicamente sean vulnerables a la patología neurodegenerativa. Entrar en este estado de cronoferroptosis puede predisponer a las neuronas a un deterioro relacionado con la edad”.

El estudio también aborda una pregunta previa: por qué el hierro, un mineral esencial, termina asociado a daño neuronal. El cuerpo lo necesita para el desarrollo de glóbulos rojos, el transporte de oxígeno, la producción hormonal, el funcionamiento del sistema inmunitario y la generación de energía, y está presente en verduras de hoja verde oscura, cereales con almidón, carnes magras y mariscos.

Para los investigadores, el problema no es el hierro en sí, sino su acumulación con el paso del tiempo. Dar lo expresó así: “Es uno de los minerales más importantes del cuerpo. Por lo tanto, el problema con la edad no reside en el hierro en sí, sino en su acumulación a lo largo del tiempo”.

El equipo sospecha un fallo en la exportación celular del hierro

Aunque el mecanismo exacto todavía no está definido, el equipo de Salk sospecha que la acumulación se debe a una falla en la maquinaria celular que exporta el hierro. La hipótesis es que el mineral entra con normalidad en la neurona, se utiliza, pero luego no se elimina como debería.

Ese retraso en la eliminación ayudaría a explicar por qué el daño no aparece de inmediato. Según Dar, muchos experimentos anteriores analizaron la exposición al hierro en periodos cortos, de entre 24 y 48 horas, mientras que los trastornos neurodegenerativos avanzan de forma progresiva y requerían un modelo celular que reprodujera esa misma evolución temporal.

La utilidad práctica del hallazgo, según plantea el trabajo, es que la cronoferroptosis podría servir para detectar el momento en que el cerebro entra en un estado de vulnerabilidad. A partir de ahí, podrían diseñarse intervenciones dirigidas a corregir los desequilibrios de hierro y prolongar la resistencia de las neuronas.

Maher afirmó que esa línea terapéutica todavía no fue abordada en este artículo, pero añadió que su laboratorio ya desarrolló varios compuestos para inhibir esta vía. “Esto podría ser una vía terapéutica muy prometedora para aumentar la resistencia neuronal y retrasar la neurodegeneración a medida que envejecemos”.

Neurodegeneración con acumulación de hierro en el cerebro

La neurodegeneración con acumulación de hierro en el cerebro (NAHC) es un grupo de trastornos del sistema nervioso poco frecuentes y hereditarios que pueden provocar problemas de movimiento, demencia y otros síntomas neurológicos, según MedlinePlus, el sitio de la Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos.

De acuerdo con la publicación, existen 10 tipos de NAHC y cada uno se origina por una variante genética distinta. La más común causa el trastorno denominado PKAN (neurodegeneración asociada a pantotenato cinasa).

Los síntomas pueden comenzar en la infancia o en la adultez. En todas las formas, se registra acumulación de hierro en una zona profunda del cerebro llamada ganglios basales, además de otras áreas que controlan los movimientos.

La NAHC se manifiesta sobre todo con alteraciones motoras. También puede incluir demencia, dificultad para hablar o tragar, rigidez o contracciones involuntarias (distonia), convulsiones, temblor, debilidad, movimientos contorsionados, caminar de puntillas y pérdida de la visión, por ejemplo por retinitis pigmentaria.