Investigadores de Salamanca descubren las claves del metabolismo cerebral y las funciones cognitivas de los astrocitos
La revista científica Nature Metabolism acaba de publicar un artículo que explica un nuevo mecanismo que mantiene las capacidades cognitivas en ratones. Los astrocitos, un tipo de células del cerebro, utilizan ácidos grasos para formar especies reactivas de oxígeno (ROS) que, a su vez, transmiten señales que las neuronas necesitan para estar activas. Este trabajo, liderado por científicos que pertenecen al Instituto de Biología Funcional y Genómica (IBFG, centro mixto del CSIC y la Universidad de Salamanca) y al Instituto de Investigación Biomédica de Salamanca (IBSAL), cambia el paradigma establecido hasta ahora, según el cual los lípidos tenían una función meramente energética, y ofrece una nueva perspectiva para entender el deterioro cognitivo.
“Nuestra investigación rompe con la idea, vigente hasta ahora, de que los astrocitos utilizan los ácidos grasos exclusivamente para conseguir energía”, explica a DiCYT Juan Pedro Bolaños, investigador del IBFG y del IBSAL y coordinador del estudio. En realidad, en su mayor parte, estos componentes primordiales de las grasas “van destinados a que la cadena respiratoria de la mitocondria de estas células cerebrales se organice para producir especies reactivas de oxígeno” (conocidas como ROS por la abreviatura en inglés de reactive oxygen species).
En un trabajo anterior, también publicado en Nature Metabolism en 2019, Bolaños y su equipo ya explicaron que las ROS producidas por los astrocitos ejercen un efecto protector sobre las neuronas, un estudio que ya resultó revolucionario porque hasta entonces se pensaba que estas moléculas eran dañinas. Ahora, este trabajo, cuyos primeros coautores son Brenda Morant-Ferrando y Daniel Jiménez-Blasco, y en el que contribuyó activamente Marina García-Macia, completa esa línea de investigación explicando el mecanismo por el que ocurre. “Hemos visto que es gracias a su capacidad de oxidar ácidos grasos”, comenta.
Oxidación de los ácidos grasos
Los investigadores responsables del trabajo, entre los que destaca el grupo de Ángeles Almeida, investigadora científica del CSIC en el IBFG, han llegado a estas conclusiones a través de un modelo de ratón al que le faltaba la proteína imprescindible para lograr esa oxidación de los ácidos grasos. El resultado es que “dejaban de producir ROS y sus neuronas mostraban problemas de todo tipo, con las correspondientes consecuencias cognitivas”, destaca el investigador. Entre otros daños y consecuencias, los animales sufrían pérdida de memoria. Por lo tanto, este estudio demuestra que los ROS liberados por los astrocitos “son mensajeros que alcanzan las neuronas y mantienen un correcto proceso de neurotransmisión”.
Tradicionalmente, se había pensado que los astrocitos eran células con unas funciones secundarias, que básicamente se encargaban de mantener la estructura anatómica y de ofrecer un apoyo energético a las neuronas. Sin embargo, el trabajo realizado en estos últimos años por el IBFG y el IBSAL demuestra que sus tareas son más amplias. “La maquinaria que describimos es la misma que se encarga de generar la energía a través de la cadena respiratoria mitocondrial, pero dependiendo de cuál sea su conformación, es más energética y menos productora de ROS o viceversa”, añade el experto.
Implicaciones para el estilo de vida
¿Entonces, qué determina si los ácidos grasos se destinan a una u otra función? Los investigadores creen que puede variar dependiendo de cuál sea el combustible metabólico disponible para los astrocitos. Es decir que depende de las circunstancias y el estilo de vida, lo cual podría tener bastantes implicaciones, aún por descifrar. “Los seres humanos sufrimos un deterioro cognitivo asociado a la edad que es, simplemente, una pérdida de función, un proceso natural en la mayoría de la población”, explica el científico del IBFG y del IBSAL. Esa disfunción neuronal puede estar causada por múltiples factores, pero “comprender que uno de los principios fundamentales en los que nos basamos los animales para sobrevivir, como son los lípidos, puede tener un efecto directo sobre las capacidades cognitivas, en sí mismo es un mensaje interesante”.
El estilo de vida, que incluye hábitos como el ejercicio, la alimentación y la interacción social, juega un importante papel en el deterioro cognitivo que está asociado a la edad. Comprender la conexión entre el estilo de vida y el metabolismo cerebral es clave. Ahora, después de estos últimos resultados, “tenemos que descifrar cómo se traduce el estilo de vida en un tipo de metabolismo concreto en los astrocitos que, a través de este tipo de mecanismos, están teniendo influencia en las capacidades cognitivas”.
En esa búsqueda los astrocitos son clave porque desde el punto de vista metabólico “son células enormemente flexibles, muy dinámicas, y tienen la capacidad de adaptarse a diferentes situaciones según el combustible metabólico, de una manera sencilla y satisfactoria”. Todo esto podría explicar, al menos en parte, los motivos por los cuales sufrimos un deterioro cognitivo que incluye, entre otras cosas, la pérdida de memoria a medida que envejecemos. En cualquier caso, “para poder prevenirlo, tenemos que conocer exactamente qué está sucediendo bioquímicamente, así que nos gustaría seguir profundizando en los próximos años en esta cuestión”, afirma Bolaños.
Referencia: Morant-Ferrando B, Jimenez-Blasco D, Alonso-Batan P, Agulla J, Lapresa R, Garcia-Rodriguez D, Yunta-Sanchez D, Lopez-Fabuel I, Fernandez E, Carmeliet P, Almeida A, Garcia-Macia M y Bolaños JP – 'Fatty acid oxidation organizes mitochondrial supercomplexes to sustain astrocytic ROS and cognition'. Revista Nature Metabolism (2023) | DOI: 10.1038/s42255-023-00835-6.
