Un avance científico logrado en Japón reveló cómo un tipo especial de azúcar, presente solo en el cerebro, resulta indispensable para que las señales eléctricas viajen rápido y de forma precisa entre las neuronas. El hallazgo permite explicar, por primera vez, por qué alteraciones mínimas en estas moléculas pueden traducirse en problemas de coordinación motora y orientar la investigación sobre tratamientos de desórdenes neurológicos.
Este mecanismo, que depende de la acción de una molécula de azúcar poco estudiada, abre una nueva vía para comprender y abordar enfermedades en las que falla la conducción nerviosa, como algunas formas de ataxia y la esclerosis múltiple.
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Desde hace años, los científicos sospechaban que los llamados glicanos O-mannosa desempeñaban un papel central en el funcionamiento del sistema nervioso, debido a su abundancia en el tejido cerebral. Sin embargo, “exactamente qué hacen estas estructuras de azúcar en condiciones normales ha sido difícil de determinar”, señaló Yasuhiko Kizuka, profesor del Instituto de Investigación de Glicanos (iGCORE) de la Universidad de Gifu, y autor principal del trabajo.
El descubrimiento, realizado por un consorcio de investigación integrado por la Universidad de Gifu, Hiroshima University, Nippon Medical School, Gifu Pharmaceutical University y Tohoku Medical and Pharmaceutical University y publicado en la revista Communications Biology, permitió identificar a la enzima MGAT5B como necesaria en la formación de los nodos de Ranvier, estructuras que funcionan como “relés” dentro de las fibras nerviosas y aseguran que cada impulso eléctrico llegue a destino en tiempo y forma.
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Cómo los azúcares modelan la transmisión neuronal
Los glicanos son moléculas de azúcar adheridas a proteínas y modifican su manera de actuar dentro y fuera de las células. De todas las variedades, la O-mannosa —específicamente abundante en el cerebro— era conocida sobre todo por su relevancia en los músculos, pero su rol en el sistema nervioso era un misterio.
“Defectos en O-mannosa glicanos se han asociado previamente a trastornos neurológicos”, recordó Kizuka en el comunicado. Para profundizar en esta cuestión, el equipo de investigación eliminó el gen MGAT5B —encargado de producir ramificaciones (“ramas”) en estos azúcares— en modelos animales. Luego, midieron cambios a nivel molecular, fisiológico y de comportamiento.
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“Encontramos que los ratones sin MGAT5B desarrollaron nodos de Ranvier anormalmente ensanchados en la sustancia blanca del cerebro”, explicó Kizuka en el comunicado. Los nodos de Ranvier son minúsculos espacios entre las capas aislantes de las fibras nerviosas.
En estos puntos, los impulsos eléctricos “saltan” de un tramo a otro, permitiendo que la señal viaje con velocidad y fiabilidad. Cuando estas estructuras se agrandan, como se observó en los animales modificados, la señal nerviosa se vuelve lenta e irregular. Además, estos ratones obtuvieron resultados notablemente bajos en pruebas de coordinación motora.
El mecanismo molecular detrás del hallazgo
El equipo rastreó los efectos a una proteína llamada neurofascina 186 (NF186), clave para organizar los nodos de Ranvier. La enzima MGAT5B agrega glicanos O-mannosa ramificados a NF186; dichas modificaciones, descubrieron los autores, regulan cómo se asocia NF186 con otra proteína esencial llamada Contactin 1.
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“La ramificación de glicanos es esencial para la formación de los nodos de Ranvier, que a su vez resulta necesaria para una conducción nerviosa rápida y con escasa variabilidad”, enfatizó Kizuka.
Según se detalla en el estudio, la ausencia de MGAT5B altera este proceso de forma directa, y la restauración de la enzima específicamente en neuronas permitió corregir esos defectos en los animales knockout, lo que prueba que la acción depende de la función neuronal y no de otras células del cerebro.
Implicancias para el estudio de enfermedades y futuras preguntas abiertas
El trabajo establece a los glicanos O-mannosa ramificados como reguladores de la formación y el funcionamiento de los nodos de Ranvier y permite entender por qué su alteración puede provocar trastornos donde falla la transmisión del impulso nervioso.
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“Esperamos poder determinar en el futuro si los defectos en estas modificaciones del azúcar contribuyen a enfermedades que involucran mielina o problemas de conducción nerviosa”, señaló Kizuka en el comunicado.
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