Se sabe que un mecanismo de eliminación que involucra a la microglía elimina de las neuronas agregados de proteínas tóxicas, como los asociados con la enfermedad de Alzheimer y Parkinson. Desafortunadamente, este mecanismo no se comprende bien y ciertamente no lo suficiente como para sugerir nuevas estrategias terapéuticas. Pero ahora un nuevo estudio ha revelado cuál puede ser la característica central del mecanismo: la formación de nanotubos túneles (TNT).
El estudio fue realizado por el Dr. Michael T. Heneka, director del Centro de Biomedicina de Sistemas de Luxemburgo de la Universidad de Luxemburgo. Heneka y sus colegas del Centro de Biomedicina de Sistemas de Luxemburgo, así como colegas del Hospital Universitario de Bonn, el Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas y otras instituciones, presentaron sus hallazgos en la revista Neuron, en un artículo titulado «Microglia rescata neuronas de la disfunción y muerte neuronal inducida por agregados mediante nanotubos tunelizadores“.”
Los científicos utilizaron imágenes de células vivas para observar nanotubos entre las neuronas y la microglía en cultivos celulares derivados de modelos de ratón o células madre humanas. Los nanotubos, formados en condiciones fisiológicas y patológicas, facilitaron el rápido intercambio de orgánulos, vesículas y agregados de proteínas, específicamente, agregados tóxicos de alfa-sinucleína y tau, que se acumulan dentro de las neuronas en el Alzheimer, el Parkinson y otras enfermedades neurodegenerativas.
«Nuestra investigación muestra que la microglía utiliza nanotubos tricíclicos para extraer neuronas de estos agregados, restaurando la salud neuronal», escribieron los autores del artículo. «Además, la microglía comparte mitocondrias sanas con neuronas sobrecargadas, lo que reduce el estrés oxidativo y restaura la genética a la normalidad.
En cocultivos de neuronas y microglía, el equipo observó que cuando las proteínas tóxicas se acumulaban dentro de las neuronas, aumentaba el número de nanotubos que conectaban los dos tipos de células. El equipo también observó que las proteínas patológicas se desplazan desde las neuronas a la microglía, y no al revés, donde se degradan con el tiempo. Los resultados mostraron no sólo que la microglía puede aliviar la carga de proteínas tóxicas en las neuronas, sino que también transporta mitocondrias hacia las neuronas lesionadas a través de los mismos nanotubos.
Cuando las mitocondrias no funcionan correctamente, puede provocar deficiencia de energía y estrés oxidativo. Tanto la alfa-sinucleína como la tau pueden alterar la actividad mitocondrial, contribuyendo a la disfunción neuronal y la muerte en enfermedades neurodegenerativas. Sorprendentemente, cuando la microglía transfirió mitocondrias sanas a las neuronas lesionadas, los científicos observaron que restablecían la producción de energía y reducían el daño oxidativo, manteniendo efectivamente a las neuronas funcionando y sobreviviendo.
«Se necesita más investigación para comprender en detalle la formación y función de los TNT, pero fue emocionante observar que la microglía desempeña un papel activo en el mantenimiento de la salud neuronal y el apoyo neuronal en momentos de necesidad».
Los investigadores también investigaron si las mutaciones genéticas conocidas asociadas con enfermedades neurodegenerativas afectan la formación de túneles de nanotubos y los mecanismos de rescate basados en TNT. Observaron que las mutaciones en LRRK2 Y Recortar2 Los genes asociados con la enfermedad de Parkinson y la demencia frontotemporal, respectivamente, reducen la eliminación del bloqueo o comprometen la conectividad mitocondrial funcional. Además, los cambios en el gen Rac1 asociados a la enfermedad de Parkinson también pueden afectar la formación y función de TNT.
Estos hallazgos sugieren nuevas formas en que las mutaciones genéticas conocidas pueden contribuir a las enfermedades neurodegenerativas. Al alterar los mecanismos neuroprotectores mediados por TNT, estas variantes genéticas impiden que la microglía apoye eficazmente a las neuronas. Dirigirse a estos genes puede proporcionar un medio para mejorar la formación de TNT y activar el transporte a través de estos nanotubos, lo que a su vez puede ayudar a mitigar el desarrollo de algunas enfermedades neurodegenerativas.
«Este estudio no sólo profundizó nuestra comprensión de la comunicación entre células mediada por nanotubos, sino que también desafió la visión tradicional de la microglía como contribuyente a la neuroinflamación, destacó un nuevo mecanismo neuroprotector y proporcionó información sobre posibles estrategias terapéuticas», concluyó Heneka. Para condiciones neurodegenerativas asociadas con patología alfa-sinucleína y tau.
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