Investigadores de la Universidad de Salamanca (USAL) aportan nuevos datos sobre el sistema molecular del cerebro y la manera en que este órgano recibe la energía. Han encontrado correlaciones entre desajustes en el suministro energético a este órgano y el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.
El flujo de la energía hacia el cerebro es clave para una buena salud neurológica. Un equipo de investigación de la USAL ha encontrado una correlación entre los fallos de suministro energético al cerebro y las enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer. Esta investigación es la primera en definir el flujo de energía a este órgano vital y sienta las bases para el desarrollo de nuevos tratamientos.
Desde pequeños se aprende que el cerebro es el órgano más importante del cuerpo humano. A los niños se les explica que actúa como el ordenador que almacena y procesa toda la información, así como el encargado de regular el funcionamiento del organismo. El intenso trabajo del cerebro, que no descansa ni cuando se duerme, conlleva un gasto energético enorme, que se estima en el veinte por ciento de toda la energía que consume el cuerpo humano. Y la obtiene a partir de la oxidación de la glucosa.
A qué se destina la mayor parte de la energía que llega al cerebro
La energía se destina a realizar las diferentes funciones que el cerebro tiene asignadas, pero muy especialmente, para la neurotransmisión. Este proceso hace posible el envío de impulso nervioso, para establecer las conexiones funcionales entre las neuronas. Y permite, por ejemplo, razonar, memorizar, mover las extremidades, abrir los ojos, articular palabras y un sin fin de tareas más de las que somos capaces los seres humanos.
En todo el proceso de neurotransmisión, las neuronas juegan un papel determinante. Sin embargo, el consumo de glucosa de estas células es bastante comedido, más que nada porque la vía por la que obtienen la energía, conocida como glucolisis está frenada.
Qué relación hay entre el Alzheimer y los flujos de energía hacia el cerebro
Investigadores del Instituto de Biología Funcional y Genómica (IBFG), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y la Universidad de Salamanca, acaban de descubrir por qué tienen ese comportamiento energético tan inesperado y paradójico. Y también se han dado cuenta de que algunas enfermedades neurodegenerativas y el envejecimiento se relacionan con una glucolisis desordenada.
El catedrático y profesor en el Máster en Biología Celular y Molecular de la Universidad de Salamanca, Juan Pedro Bolaños, explica que las neuronas consumen menos energía y prefieren poca glucolisis para «funcionar mejor».
Para desvelar más datos sobre el funcionamiento energético del cerebro, el equipo del IBFG transformó el comportamiento de unas neuronas de ratón, para convertirlas en unas células glucolíticamente más activas. Tal y como explican en un artículo publicado en el revista Nature Metabolism, el cambio se logró mediante herramientas genéticas. Concretamente, recurrieron a la activación del gen Pfkfb3, identificado por este mismo grupo de investigación como responsable de que «otras células del cerebro no neuronales, llamadas astrocitos, sean altamente glucolíticas», afirma Juan Pedro Bolaños.
Qué ocurrió cuando se modificaron las células que alimentan energéticamente al cerebro
Lo ocurrido al transformar las neuronas fue sorprendente. Los ratones sobre los que se realizó esta intervención comenzaron a «mostrar signos tempranos de pérdida de memoria y síndrome metabólico”, explica.
Como el síndrome metabólico se debe a un problema de comunicación neuronal en el entorno del hipotálamo, el grupo del IBFG decidió centrar los esfuerzos de transformación de las neuronas en células glucolíticamente más activas en esa zona del cerebro. Entonces, cesaron los problemas de memoria, sin embargo, el síndrome metabólico continuaba presente.
Con este experimento demostraron que “las neuronas prefieren usar modestamente la glucosa como combustible energético en distintas zonas cerebrales responsables de diversas funciones específicas, lo que sugiere que el fenómeno está conservado en distintas partes del cerebro”.
Cómo es el metabolismo de las neuronas
Para ahondar más en este fenómeno descubierto en el comportamiento energético de las neuronas, los investigadores se pusieron a desentrañar nuevos datos sobre el mecanismo bioquímico detrás del ‘bajo apetito’ de estas células del cerebro.
Así, observaron que las neuronas convertidas en hiper-glucolíticas acumulaban lípidos a partir de la glucosa. Esto se traducía en un daño neuronal por exceso de grasa. Además, estas mismas neuronas mostraban escasa actividad mitofágica, es decir, escasez del reciclado de sus mitocondrias, que son las fábricas energéticas de las células.
En consecuencia, “las mitocondrias que se dañan de forma natural no se reciclan, sino que se acumulan, terminando por estropear su principal fábrica de energía”, esclarecen. Como resultado, la activación de la vía glucolítica en neuronas a los mismos niveles que en otras células como los astrocitos, son vitales en la consecución de energía, desemboca en un proceso lesivo, que conlleva alteraciones funcionales como la pérdida de memoria o sentir saciedad, explican los investigadores.
Esta investigación ha sentado las bases para comprender mejor el proceso energético que se da en el interior del cerebro. Pero no solamente, ya que los resultados obtenidos en estos experimentos aportan un conocimiento de base para el desarrollo de tratamientos y fármacos más novedosos, para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y otras muchas que avanzan sin control.
