MADRID, 9 (EUROPA PRESS)
El aprendizaje y la memoria dependen de la capacidad de las células para fortalecer y debilitar los circuitos del cerebro. Ahora, investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, en Estados Unidos, informan de que una proteína implicada en el reciclaje de otras proteínas celulares juega un papel importante en este proceso.
La eliminación de esta proteína reduce la capacidad de los ratones para aprender y recordar la información. "Vemos deficiencias en las tareas de aprendizaje", señala Richard Huganir, profesor y director del Departamento de Neurociencia de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.
El equipo también halló mutaciones en el gen que produce la proteína de reciclado en unos pocos pacientes con discapacidad intelectual y esos errores genéticos afectaron a las conexiones neuronales cuando se introdujeron en las células del cerebro del ratón. Los resultados, que se detallarán en la edición del 22 de marzo de 'Neuron', sugieren que la proteína podría ser un potencial objetivo para los medicamentos para tratar trastornos cognitivos como la discapacidad intelectual y el autismo, según Huganir.
Se mostró anteriormente que la proteína, conocida como GRASP1, ayudaba a reciclar ciertos complejos de proteínas que actúan como receptores de señales químicas en el cerebro. Estos receptores se sitúan en los bordes de las neuronas y cada célula continuamente los traslada entre su interior y su superficie. Al ajustar el equilibrio entre la adición y la eliminación de los receptores disponibles, la célula fortalece o debilita las conexiones neurales necesarias para el aprendizaje y la memoria.
Huganir dice que la mayoría de las investigaciones anteriores sobre GRASP1 se realizaron en células cultivadas en laboratorio, no en animales, mientras que el nuevo estudio fue diseñado para averiguar qué hace la proteína a nivel de comportamiento en un animal vivo.
MENOS CONEXIONES SINÁPTICAS SIN LA PROTEÍNA
Su equipo diseñó genéticamente los llamados ratones 'knockout' (noqueados o bloqueados) que carecían de GRASP1 y registraron las corrientes eléctricas de las sinapsis de los animales, las interfaces entre las neuronas a través de las cuales se transmiten las señales químicas cerebrales. En ratones sin GRASP1, las neuronas parecían disparar espontáneamente con una frecuencia un 28 por ciento inferior que en roedores normales, lo que sugiere que tenían menos conexiones sinápticas.
A continuación, el equipo de Huganir contó las protrusiones en las células cerebrales de los ratones llamadas espinas, que tienen sinapsis en sus puntas. La densidad promedio de estas espinas en ratones 'knockout' fue un 15 por ciento menor que en animales normales, tal vez porque los defectos en el reciclado de receptores habían hecho que se "podaran" o retrayeran las espinas. Las neuronas de ratones sin GRASP1 también mostraron una potencia más débil a largo plazo, una medida de fortalecimiento de la sinapsis, en respuesta a la estimulación eléctrica.
El equipo entonces probó el aprendizaje y la memoria de los ratones. Primero, se colocó a los animales en una tina de agua blanquecina y se les entrenó para localizar una plataforma oculta. Los roedores normales necesitaban cinco sesiones de entrenamiento para localizar rápidamente la plataforma en el agua turbia, mientras que los ratones 'knockout' requerían siete.Al día siguiente, los ratones normales pasaban más tiempo nadando en esa ubicación que en otras partes de la bañera, pero los ratones 'knockout' parecían nadar al azar.
En segundo lugar, se puso a los roedores en una caja con áreas claras y oscuras y se les dio una ligera descarga cuando entraron en la zona oscura. Al día siguiente, los ratones normales dudaron durante un promedio de aproximadamente cuatro minutos antes de cruzar a la parte oscura, mientras que los ratones 'knockout' se detuvieron durante menos de dos minutos. "Su memoria no era tan robusta", dice Huganir.
Para evaluar la importancia de GRASP1 en humanos, el equipo identificó dos mutaciones en el gen que produce la proteína en tres pacientes varones jóvenes con discapacidad intelectual, que tenían un CI de menos de 70 y fueron diagnosticados a una edad temprana. Cuando los científicos reemplazaron la versión de roedor del gen GRASP1 normal con las dos versiones de ratones mutados en las células cerebrales de ratón, la densidad de la espina disminuyó entre un 11 y un 16 por ciento, y la respuesta de potenciación a largo plazo desapareció.
Huganir especula que los defectos en GRASP1 pueden causar problemas de aprendizaje y memoria porque las células no reciclan eficientemente los receptores de vuelta a la superficie. Normalmente, GRASP1 se adhiere a los compartimentos celulares viajeros llamados vesículas, que portan los receptores, y de alguna manera ayuda a la transferencia de los receptores de las vesículas entrantes a salientes.
Cuando el equipo de Huganir introdujo mutaciones GRASP1 en células de ratón, los receptores se acumulaban dentro de los compartimientos de reciclaje en lugar de ser transportados a la superficie. Huganir advierte que los resultados no demuestran que las mutaciones GRASP1 causaron la discapacidad intelectual de los pacientes.
Sin embargo, el estudio puede alentar a los genetistas a comenzar a estudiar a otros pacientes para detectar mutaciones en este gen, dice. Si se encuentran más casos, los investigadores pueden diseñar fármacos que se dirigen a la vía. El equipo de Huganir ahora está estudiando el papel de GRASP1 en el proceso de reciclado de receptores con más detalle.
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