Descobriment valencià: Claus sobre epilèpsia, Parkinson, depressió, esquizofrènia i autisme
Estos resultats possibiliten el disseny de nous connectors sinápticos usant combinacions específiques de subunitats dels receptors de kainato, i oferixen vies prometedores per a futures aplicacions terapèutiques
L'Institut de Neurociències (IN), centre mixt del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat Miguel Hernández (UMH) d'Elx, lidera al costat de la Universitat de Keio a Tòquio (el Japó) un treball que demostra el paper crucial d'un dels receptors del neurotransmissor glutamat en el funcionament de les sinapsis del cerebel. En un treball que publica hui la revista Cell Reports descriuen el mecanisme molecular pel qual els receptors de kainato no sols actuen com a receptors sinápticos, sinó també com a ‘bastides’ que suporten l'estructura de les connexions entre neurones. Estos resultats possibiliten el disseny de nous connectors sinápticos usant combinacions específiques de subunitats dels receptors de kainato, i oferixen vies prometedores per a futures aplicacions terapèutiques.
Les sinapsis són els punts de connexió que establixen unes neurones amb altres per a transmetre informació a través d'impulsos nerviosos. Perquè esta comunicació ocórrega, la neurona presinàptica allibera un neurotransmissor i la postsinàptica el rep. El laboratori de Fisiologia Sináptica que dirigix l'investigador del CSIC en l'IN Juan Lerma ha investigat extensament els receptors de glutamat, un neurotransmissor que intervé en diferents processos del sistema nerviós central, i particularment els de kainato, una de les tres famílies de receptors de glutamat que medien la comunicació entre les neurones. “Durant molts anys, hem intentat esbrinar quina és la funció dels receptors de kainato en la fisiologia sináptica i en les patologies del cervell”, apunta l'investigador.
El seu laboratori ha fet progressos significatius en la comprensió dels rols d'estes proteïnes en la comunicació sináptica que, quan és disfuncional, genera múltiples trastorns neurològics i neuropsiquiátricos. Este equip de l'IN havia detectat prèviament el paper que la proteïna GluK4, una de les cinc subunitats que formen els receptors de kainato, pot exercir en veure's sobreexpresada en patologies com l'autisme, la depressió i l'ansietat. També van demostrar que la proteïna GluK1 es troba triplicada en pacients amb Síndrome de Down, i que estos nivells descompensats són responsables dels dèficits de memòria espacial d'estos pacients.
D'altra banda, el laboratori que dirigix Michisuke Yuzaki en el departament de Neurofisiologia de la Facultat de Medicina de la Universitat de Keio a Tòquio ha estudiat el funcionament de les sinapsis en el cerebel i ha descobert que en esta regió es produïx una interacció entre les proteïnes C1ql1 i Gai3 per a possibilitar la formació de les sinapsis. No obstant això, els resultats d'este nou estudi modifiquen eixe concepte en demostrar que, sense la interacció de totes dues proteïnes amb els receptors de kainato, les sinapsis no es formen: “La col·laboració entre tots dos laboratoris ens ha permés combinar la nostra experiència i coneixements per a redefinir per complet la formació de sinapsi en el cerebel”, destaca Yuzaki.
En esta línia, els experts van confirmar que la presència de GluK4, que expressa les neurones de Purkinje cerebel·loses, és imprescindible perquè es produïsca la interacció que sustenta la transmissió sináptica entre les fibres grimpadores i estes neurones. Per a confirmar-ho, els investigadors van utilitzar models de ratolí en els quals van manipular genèticament l'expressió d'estes proteïnes. Els resultats dels experiments, que es van dur a terme tant en el laboratori de Lerma, a Alacant, com en el de Yuzaki, a Tòquio, mostren que en el cerebel la plasticitat sináptica, necessària per a l'aprenentatge motor, es veu seriosament afectada quan se suprimix qualsevol d'estos receptors de kainato, sent tots dos necessaris per a la formació de sinapsi.
Problemes quan la plasticitat sináptica falla
“La plasticitat sináptica és la capacitat que té el nostre cervell per a formar eixes connexions i modular-les en funció de les seues necessitats”, explica la investigadora Ana Valero Paternain, coprimera autora de l'article, i afig: “Quan esta plasticitat falla en el cerebel, es produïxen seriosos problemes d'aprenentatge motor”. “En el laboratori hem comprovat que quan el número de sinapsi és reduït els ratolins no són capaços d'aprendre comportaments motors”, indica Wataru Kakegawa, l'altre coprimer autor de l'article.
Els connectors sinápticos sintètics basats en l'estructura de proteïnes anàlogues han demostrat ser viables en la restauració de sinapsis danyades en models de ratolí de la malaltia d'Alzheimer i lesions espinals, per tant, els resultats plantegen vies d'estudi prometedores per a futures aplicacions terapèutiques.
Este estudi ha sigut possible gràcies al finançament del Ministeri d'Educació, Cultura, Esports, Ciència i Tecnologia del Japó (MEXT); l'Agència Japonesa de Ciència i Tecnologia (JST); l'Agència Estatal d'Investigació - Ministeri Espanyol de Ciència, Innovació i Universitats; i el programa PROMETEU de la Generalitat Valenciana.
