El "metrónomo químico" rítmico ayuda a sincronizar el reloj maestro del cerebro
Las células en forma de estrella del cerebro ayudan a sincronizar y mantener el ritmo circadiano mediante un pulso químico; los hallazgos de un nuevo estudio podrían tener implicaciones importantes para las enfermedades cerebrales.
Un grupo de investigadores del Imperial College de Londres ha descubierto un «metrónomo químico» que ayuda al reloj maestro del cerebro a marcar el tiempo e influye en nuestro ritmo circadiano y en el ciclo sueño-vigilia.
Sincronismo cerebral
Los astrocitos realizan varias funciones de mantenimiento en el cerebro, y el trabajo previo de los investigadores demostró que pueden ayudar a regular el ritmo circadiano, que es importante para mantener la salud humana, incluido nuestro ciclo sueño-vigilia. Diferentes tipos de células pueden tener sus propios relojes internos, pero en los mamíferos, un «reloj maestro» en el núcleo supraquiasmático (SCN), una pequeña estructura ubicada en las profundidades del cerebro, los controla a todos.
Los investigadores descubrieron que los astrocitos en los cerebros de ratones liberan regularmente un neurotransmisor llamado GABA, que alcanza su máximo cada 24 horas. Este pulso regular actuó como un metrónomo químico, ayudando a sincronizar las neuronas del SCN e impactando indirectamente el ritmo circadiano y el ciclo sueño-vigilia.
“Nuestra investigación destaca un papel sorprendente de los astrocitos en el sistema de reloj interno del cerebro”, dice Natalie Ness, investigadora de doctorado y primera autora del estudio. “Estas células producen un ritmo diario de GABA, una molécula de señalización normalmente asociada con las neuronas. Esta liberación rítmica de GABA de los astrocitos ayuda a ajustar el cronometraje del cerebro a lo largo del día”.
Ness dice que cuando la señal derivada de los astrocitos se bloquea o se interrumpe, “tiene un efecto dominó sobre las neuronas del SCN, alterando la actividad y los patrones de expresión genética que se sabe que son cruciales para mantener los ritmos circadianos en la fisiología y el comportamiento”.
Protección de la función cerebral
El descubrimiento podría ayudar a los investigadores a entender mejor cómo se codifica la información relacionada con el tiempo en el cerebro y cómo impulsa el comportamiento complejo en los mamíferos. Dado que los astrocitos son marcadores tempranos de enfermedades cerebrales como el Parkinson y el Alzheimer, la protección de sus ritmos podría hipotéticamente proteger la función cerebral y retrasar la aparición de la enfermedad o ralentizar su progresión, afirman los investigadores.
“Nuestros últimos hallazgos pueden ofrecer una nueva perspectiva para comprender mejor la enfermedad neurodegenerativa, pero sigue siendo un panorama muy complejo”, afirma el Dr. Marco Brancaccio, del Departamento de Ciencias del Cerebro.
Brancaccio afirma que se sabe que los niveles alterados de GABA son importantes en la enfermedad de Alzheimer, y la producción alterada de GABA por parte de los astrocitos se ha asociado con la enfermedad en grandes estudios de expresión genética en pacientes.
“Sin embargo, aunque generalmente pensamos en el GABA astrocítico como algo relacionado con la enfermedad, nuestro trabajo actual lo destaca como un mecanismo fundamental de resiliencia interna”, añade. “En las primeras etapas de la enfermedad, este tipo de mecanismos pueden descarrilarse, debilitando gradualmente el circuito central del cerebro, como nuestro reloj maestro interno, con enormes implicaciones para nuestra fisiología y comportamiento.
“A medida que buscamos ‘puntos de inflexión’ por los cuales los ciclos de sueño-vigilia alterados podrían llevarnos al camino de la enfermedad, reforzar los ritmos astrocíticos de GABA parece un candidato emocionante para las intervenciones preventivas”.
Aún hay más por explorar, continúa Brancaccio, “esperamos que nuestro descubrimiento nos ayude a comprender mejor cómo el cerebro mantiene el tiempo y cómo los astrocitos trabajan junto con las neuronas para influir en el comportamiento de los mamíferos. “Podría conducir potencialmente a nuevas formas de tratar los ritmos circadianos alterados en el insomnio, e incluso ayudar a retrasar la aparición de la demencia”.
Fuentes y referencias de la noticia
- Rhythmic astrocytic GABA production synchronizes neuronal circadian timekeeping in the suprachiasmatic nucleus, The EMBO Journal, 2nd December 2024, Natalie Ness, Sandra Díaz-Clavero, Marieke M B Hoekstra, and Marco Brancaccio.