Un estudio muestra cómo la pérdida de proteína glial impulsa la disfunción del desarrollo cerebral

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Cuando pensamos en el cerebro, pensamos en neuronas. Pero gran parte del cerebro está formado por células no neuronales llamadas células gliales, que ayudan a regular el desarrollo y la función del cerebro. Por primera vez, la científica de la Facultad de Medicina de la UNC, Katie Baldwin, PhD, y sus colegas revelaron un papel central de la proteína glial hepaCAM en la construcción del cerebro y afectando la función del cerebro temprano en la vida.

Los hallazgos, publicados en Neurona, tienen implicaciones para comprender mejor los trastornos, como el autismo, la epilepsia y la esquizofrenia, y potencialmente para crear terapias para afecciones como el trastorno cerebral progresivo, leucoencefalopatía megalencefálica con quistes subcorticales (MLC).

Durante más de cien años, se pensó en la glía como un grupo de células de apoyo, como una especie de pegamento cerebral que mantenía las neuronas más importantes en su lugar para hacer el trabajo real del cerebro. Pero durante los últimos 30 años, los científicos han estado destacando la importancia de las células gliales como reguladoras del desarrollo y la función del cerebro. Aún así, aún se desconoce mucho, especialmente sobre las células gliales complejas llamadas astrocitos, que se extienden por miles de ramas finas por todo el cerebro, interactuando directamente con las neuronas y otras células cerebrales.

Durante el desarrollo del cerebro antes del nacimiento y posteriormente, los astrocitos establecen una intrincada red de territorios distintos, una especie de mosaico del cerebro, como los mosaicos de un balón de fútbol. Estas células utilizan conexiones especializadas, llamadas uniones gap, para comunicarse a través de esta red.

Tanto el mosaico de astrocitos como la comunicación a través de uniones gap se interrumpen en diferentes trastornos cerebrales y después de una lesión, lo que sugiere que estas características son importantes para el funcionamiento normal del cerebro. Pero antes de nuestro estudio, se desconocía cómo los astrocitos establecían sus territorios y si existía un vínculo entre el territorio de los astrocitos y la comunicación de uniones de brecha, también conocido como acoplamiento “.

Katie Baldwin, autora correspondiente, miembro del Centro de Neurociencia de la UNC y profesora asistente en el Departamento de Biología y Fisiología Celular de la UNC

En este estudio, Baldwin y sus colegas se centraron en hepaCAM, una proteína que se expresa abundantemente en las membranas de los astrocitos. Crearon un modelo de roedor transgénico para que los animales no expresaran ninguna proteína hepaCAM en los astrocitos. Los investigadores utilizaron este modelo junto con técnicas genéticas y de imágenes de vanguardia para estudiar los astrocitos en desarrollo, sus territorios en forma de baldosas resultantes y el acoplamiento de uniones gap.

“La eliminación de hepaCAM de los astrocitos interrumpió los territorios de los astrocitos y afectó el acoplamiento de la unión gap. Esencialmente, estos astrocitos ya no hacen un buen trabajo para comunicarse con sus vecinos”, dijo Baldwin. “También descubrimos que, a pesar de que no produjimos ninguna alteración en las neuronas, la pérdida de hepaCAM en los astrocitos alteró el equilibrio de la excitación e inhibición sinápticas”. Es decir, sin esta proteína, las ramas de astrocitos en contacto con las neuronas afectaron el comportamiento de las neuronas.

“Creemos que nuestros hallazgos tienen implicaciones importantes para comprender la patogénesis del MLC, así como el papel general de la disfunción de los astrocitos como causa principal de trastornos neurológicos, como la epilepsia”, dijo Baldwin.

Baldwin realizó este trabajo mientras era becario postdoctoral en el laboratorio de Cagla Eroglu en la Universidad de Duke antes de unirse a UNC-Chapel Hill la primavera pasada. Su laboratorio seguirá centrándose en el impacto de las mutaciones hepaCAM en la función de los astrocitos.

“Nos basamos en esta investigación para explorar la cuestión más importante de cómo los astrocitos equilibran sus conexiones con otros tipos de células en el cerebro”, dijo, “con el objetivo de comprender cómo los problemas en los astrocitos causan enfermedades en los humanos y cómo podríamos ayudar. personas con estos graves y complejos trastornos “.

Fuente:

Referencia de la revista:

Baldwin, KT, et al. (2021) HepaCAM controla la autoorganización y el acoplamiento de los astrocitos. Neurona. doi.org/10.1016/j.neuron.2021.05.025.

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