Lunes 12 de diciembre de 2016
Investigadores han demostrado que pueden reducir sustancialmente las placas beta-amiloides observadas en esta enfermedad en la corteza visual, aunque el estudio se ha llevado a cabo hasta ahora sólo en ratones
Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, han demostrado que pueden reducir sustancialmente las placas beta-amiloides observadas en la enfermedad de Alzheimer en la corteza visual de los ratones. Este tratamiento parece funcionar al inducir ondas cerebrales conocidas como ondas gamma, que parecen ayudar al cerebro a suprimir la producción de beta-amiloide y revitalizar las células responsables de destruir las placas.
Sin embargo, se necesita más investigación para determinar si un enfoque similar podría ayudar a los pacientes aquejados de la enfermedad de Alzheimer, según señala el autor principal del estudio, Li-Huei Tsai, profesor de Neurociencias, director del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria en el MIT.
"Es un gran 'si' porque tantas cosas que se ha demostrado que funcionan en ratones, fallan en humanos", dice Tsai. "Pero si los seres humanos se comportan de manera similar a los ratones en respuesta a este tratamiento, el potencial es enorme, porque es no invasivo y es muy accesible", añade este investigador, cuyo trabajo se publica en la edición digital de este miércoles de 'Nature'.
Tsai y Ed Boyden, profesor asociado de Ingeniería Biológica y Ciencias Cerebrales y Cognitivas en el Laboratorio de Medios del MIT y el Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro, quien también es autor del documento de 'Nature', han creado una empresa llamada Cognito Therapeutics para realizar pruebas en humanos. Los principales autores del trabajo son la estudiante de posgrado Hannah Iaccarino y la investigadora de Media Lab Annabelle Singer.
"Este importante anuncio puede ser el preludio de un avance en la comprensión y el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer, un terrible trastorno que afecta a millones de personas y sus familias en todo el mundo", dice Michael Sipser, decano de la Escuela de Ciencias del MIT. "Nuestros científicos del MIT han abierto la puerta a una dirección totalmente nueva de investigación sobre este trastorno cerebral y los mecanismos que pueden causarlo o prevenirlo", dice.
La enfermedad de Alzheimer, que afecta a más de 5 millones de personas en Estados Unidos, se caracteriza por placas beta-amiloides que se sospecha que son perjudiciales para las células cerebrales e interfieren en la función cerebral normal. Estudios anteriores han insinuado que los pacientes de Alzheimer también sufren alteraciones de las ondas gamma. Se cree que estas ondas cerebrales, que varían de 25 a 80 hercios (ciclos por segundo), contribuyen a las funciones cerebrales normales, entre ellas la atención, la percepción y la memoria.
En un estudio de ratones que fueron programados genéticamente para desarrollar Alzheimer, pero aún no mostraban acumulación de placa o síntomas de comportamiento, Tsai y sus colegas encontraron ondas gamma deterioradas durante patrones de actividad que son esenciales para el aprendizaje y la memoria mientras los animales iban por un laberinto.
A continuación, los investigadores estimularon las ondas gamma a 40 hercios en una región cerebral llamada hipocampo, la cual es crítica en la formación y recuperación de la memoria. Estos estudios iniciales se basaron en una técnica conocida como optogenética, cuyo co-pionero es Boyden y que permite a los científicos controlar la actividad de las neuronas modificadas genéticamente aplicando luz brillante sobre ellas.
Utilizando este enfoque, los científicos estimularon ciertas células cerebrales conocidas como interneuronas, que luego sincronizan la actividad gamma de las neuronas excitatorias. Después de una hora de estimulación a 40 hercios, los autores detectaron una reducción de entre el 40 y el 50 por ciento en los niveles de proteínas beta-amiloides en el hipocampo. La estimulación en otras frecuencias, de 20 a 80 hercios, no produjo esa bajada.
Tsai y sus colegas comenzaron entonces a preguntarse si técnicas menos invasivas podrían lograr el mismo efecto. Tsai y Emery Brown, profesor de Ingeniería Médica y Neurociencia Computacional, miembro del Instituto Picower, y autor del artículo, se propuso utilizar un estímulo externo --en este caso, luz--, para impulsar ondas gamma en el cerebro. Los investigadores construyeron un dispositivo simple que consiste en una tira de LED que se puede programar para parpadear en diversas frecuencias.
Usando este dispositivo, los investigadores detectaron que una hora de exposición a la luz parpadeante a 40 hercios aumentó las ondas gamma y redujo los niveles de beta-amiloide a la mitad en la corteza visual de ratones durante las primeras etapas de la enfermedad de Alzheimer. Sin embargo, las proteínas volvieron a sus niveles originales en 24 horas.
Entonces, los científicos investigaron si un tiempo más largo de tratamiento podría reducir las placas amiloides en roedores con una acumulación más avanzada de placas amiloides. Después de tratar a los animales durante una hora al día a lo largo de siete días, tanto las placas como el amiloide libre flotante se redujeron notablemente. Ahora están tratando de determinar cuánto tiempo duran estos efectos. Además, descubrieron que las ondas gamma redujeron otro signo distintivo de la enfermedad de Alzheimer: la proteína Tau que está anormalmente modificada, llegando a formar enredos en el cerebro.
El laboratorio de Tsai está estudiando ahora si la luz puede impulsar ondas gamma en regiones cerebrales más allá de la corteza visual y los datos preliminares sugieren que esto es posible. También están investigando si la reducción de las placas amiloides tiene algún efecto sobre los síntomas de comportamiento de sus modelos de ratón de Alzheimer y si esta técnica podría funcionar en otros trastornos neurológicos que implican alteraciones de las oscilaciones gamma.
Los investigadores también realizaron análisis para intentar averiguar cómo ejercen sus efectos las ondas gamma y hallaron que después de la estimulación gamma, el proceso para generar beta-amiloide es menos activo. Las oscilaciones gamma también mejoraron la capacidad del cerebro para eliminar las proteínas beta-amiloides, un trabajo que normalmente realizan las células inmunes conocidas como microglia.
"Estas células cogen materiales tóxicos y desechos celulares, limpian el entorno y mantienen las neuronas sanas", detalla Tsai. En los pacientes de Alzheimer, las células de microglia se vuelven muy inflamatorias y secretan sustancias químicas tóxicas que hacen que otras células cerebrales enfermen, pero cuando se impulsaron las ondas gamma en los ratones, su microglia sufrió cambios morfológicos y se volvió más activa en la eliminación de las proteínas beta-amiloide.
"La conclusión es que mejorar las ondas gamma en el cerebro puede hacer al menos dos cosas para reducir la carga amiloide: reducir la producción de beta-amiloide de las neuronas y mejorar la eliminación de amiloides por parte de la microglia", subraya Tsai. Los investigadores también secuenciaron el ARN mensajero de los cerebros de los ratones tratados y vieron que cientos de genes estaban sobre o subexpresados y ahora están analizando el posible impacto de esas variaciones en la enfermedad de Alzheimer.
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