El sorprendente descubrimiento de un nuevo tipo de célula cerebral

Los investigadores han descubierto una nueva célula cerebral híbrida, que cierra la brecha entre las neuronas y los astrocitos. Esta célula puede liberar neurotransmisores y afectar afecciones como la epilepsia y la consolidación de la memoria, lo que ofrece vías prometedoras para la investigación en neurociencia y posibles tratamientos.

Las neurociencias están en gran agitación. Las dos grandes familias de células que componen el cerebro, las neuronas y las células gliales, escondían en secreto una célula híbrida, a medio camino entre estas dos categorías.

Desde que existe la neurociencia, se ha reconocido que el cerebro funciona principalmente gracias a las neuronas y su capacidad para procesar 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 gliales, conocidas como astrocitos, rodean íntimamente las sinapsis, 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 ahora para demostrar esto han producido resultados contradictorios y aún no han alcanzado un consenso científico definitivo.

Al identificar un nuevo tipo de célula con las características de un astrocito y que expresa el mecanismo molecular necesario para la transmisión sináptica, neurocientíficos del Departamento de Neurociencias Básicas de la Facultad de Biología y Medicina de la Universidad de Lausana (UNIL) y del Centro Wyss de La Bio y la Neuroingeniería en 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 examinaron primero el contenido molecular de los astrocitos utilizando enfoques modernos de biología molecular. Su objetivo era encontrar rastros del mecanismo necesario para la rápida secreción de glutamato, el principal neurotransmisor utilizado por las neuronas.

“La precisión que permiten los enfoques de transcriptómica unicelular nos permitió demostrar la presencia en células con perfil astrocítico de transcritos de proteínas vesiculares, VGLUT, encargadas de llenar vesículas neuronales específicas para la liberación de glutamato. Estas transcripciones se han encontrado en células de ratón 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”, afirma Ludovic Telley, profesor asistente de la UNIL y codirector del estudio.

Nuevas células funcionales.

Posteriormente, 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 puede visualizar el glutamato liberado de vesículas en el tejido cerebral y en ratones vivos.

«Hemos identificado un subconjunto de astrocitos que responden a la estimulación selectiva con una rápida liberación de glutamato, que ocurre en áreas espacialmente delimitadas de estas células que se asemejan a las sinapsis», dice Andrea Volterra, profesora honoraria de la UNIL y profesora invitada en el Centro Wyss, co- director del estudio.

Además, esta liberación de glutamato influye en la transmisión sináptica y regula los circuitos neuronales. El equipo de investigación pudo demostrar esto 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», explica Roberta de Ceglia, primera autora del estudio e investigadora principal de la UNIL. Y sin este mecanismo funcional, el estudio muestra que la potenciación a largo plazo, un proceso neuronal implicado en los mecanismos de la memoria, se ve afectada y que la memoria de los ratones se ve afectada.

Vínculos con patologías cerebrales

Las implicaciones de este hallazgo 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 afecciones como la epilepsia, donde se exacerbaban las convulsiones. Finalmente, el estudio demuestra 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.

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

Bibliografía: «La astrocitis especializada media la gliotransmisión glutamatérgica en el SNC» por Roberta de Ceglia, Ada Ledonne, David Gregory Litvin, Barbara Lykke Lind, Giovanni Carriero, Emanuele Claudio Latagliata, Erika Bindocci, Maria Amalia Di Castro, Iaroslav Savtchouk, Ilaria Vitali, Anurag Ranjak, Mauro Congiu, Tara Canonica, William Wisden, Kenneth Harris, Manuel Mameli, Nicola Mercuri, Ludovic Telley y Andrea Volterra, 6 de septiembre de 2023, Naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-023-06502-w