Los investigadores usaron un método no invasivo de observación sobre el proceso que se produce a escala nanométrica que lleva a la enfermedad de Parkinson, e identificaron el momento del proceso en el cual las proteínas cerebrales se convierten en tóxicas, causando eventualmente la muerte de las células cerebrales.

Los resultados sugieren que la misma proteína puede causar o proteger contra los efectos tóxicos que conducen a la muerte de las células cerebrales, dependiendo de la estructura específica que tomen, y que los efectos tóxicos aparecen cuando existe un desequilibrio en el nivel de proteínas en la forma natural dentro de la célula. El estudio podría ayudar a revelar la forma y el motivo por el cual las personas desarrollan la enfermedad de Parkinson, y ayudar en la búsqueda de potenciales tratamientos. El estudio se publicó en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias.

Mediante microscopía de súper resolución, los investigadores de la Universidad de Cambridge pudieron observar el comportamiento de diferentes tipos de alfa sinucleína, una proteína muy relacionada con la enfermedad de Parkinson, para encontrar cómo afecta a las neuronas y el momento en el cual se convierten en tóxicas.

La enfermedad de Parkinson es una de varias enfermedades neurodegenerativas causadas cuando proteínas de ocurrencia natural se pliegan en forma errónea y se adhieren a otras proteínas, formando eventualmente las estructuras filamentosas llamadas fibrillas amiloides. Estos depósitos amiloides de alfa sinucleína agregada, también conocidos como cuerpos de Lewy, son distintivas de la enfermedad de Parkinson.

La enfermedad de Parkinson es la 2° causa más frecuente de enfermedad neurodegenerativa en todo el mundo (después de la enfermedad de Alzheimer). Aproximadamente 130 mil personas en el RU y más de 7 millones en todo el mundo, presentan la enfermedad. Los síntomas incluyen temblores musculares, rigidez y dificultad para caminar. La demencia es habitual en los estadios avanzados de la enfermedad.

“Lo que no estaba claro es si luego de la formación de las fibrillas de alfa sinucleína, aún resultaban tóxicas para la célula”, dijo la Dra. Dorothea Pinotsi del Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología de Cambridge, autora principal del estudio.

Pinotsi y sus colaboradores del Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología y del Departamento de Química de Cambridge y dirigidos por la Dra. Gabriele Kaminski Schierle, usaron técnicas de “súper resolución” óptica para observar neuronas vivas sin lesionar el tejido. “Ahora podemos ver la forma en que las proteínas asociadas con las afecciones neurodegenerativas crecen a través del tiempo y cómo esas proteínas se unen y transmiten a las células vecinas”, dijo Pinotsi.

Los investigadores usaron diferentes formas de alfa sinucleína y observaron su comportamiento en neuronas de ratas. Pudieron correlacionar lo que vieron con el grado de toxicidad presente.

Encontraron que cuando agregaron fibrillas de alfa sinucleína a las neuronas, ésta interactuaba con la proteína alfa sinucleína que ya se encontraba en la célula, sin presencia de efectos tóxicos.

“Se creía que las fibrillas amiloides que atacan las proteínas sanas en la células, serían tóxicas para las células”, dijo Pinotsi. “Pero cuando agregamos una forma de alfa sinucleína diferente, soluble, no interactuó con la proteína presente en la neurona y curiosamente, este fue el momento en que observamos efectos tóxicos y las células comenzaron a morir. De alguna manera, cuando se agrega proteína soluble, crea estos efectos tóxicos. Pareciera que el daño se produce aún antes de que se formen las fibrillas visibles”.

Luego los investigadores observaron que agregando la forma soluble de alfa sinucleína conjuntamente con fibrillas amiloides, el efecto tóxico de la anterior podía superarse. Parece que las fibrillas amiloides actúan como imanes para la proteína soluble y limpian el conjunto de proteína soluble protegiendo contra los efectos tóxicos asociados.

“Dichos hallazgos cambian la forma en que observamos a la enfermedad, dado que la lesión neuronal puede aparecer con la presencia en la célula simplemente de la proteína soluble adicional; es la cantidad excesiva de esta proteína la que parece causar efectos tóxicos que llevan a la muerte de las células cerebrales”, dijo Pinotsi. La proteína soluble adicional puede estar causada por factores genéticos o envejecimiento, aunque existe alguna evidencia de que también podría aparecer por traumas cefálicos.

La investigación demuestra la importancia de comprender completamente los procesos implicados, subyacentes a las enfermedades neurodegenerativas, para poder dirigirse contra el paso adecuado del proceso.

“Con estas técnicas de súper resolución óptica, realmente podemos observar los detalles que no podíamos ver antes, por lo que podremos contrarrestar este efecto tóxico en un estadio más precoz”, dijo Pinotsi.

Referencias: Dorothea Pinotsi et. al. Nanoscopic insights into seeding mechanisms and toxicity of α-synuclein species in neurons. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2016 DOI: 10.1073/pnas.1516546113

Fuente: Science Daily