¿Por qué falla el cerebro? Investigación en metabolismo energético cerebral arrojaría nuevas luces
Los resultados del trabajo de la Dra. Dasfne Lee pueden tener implicaciones para la comprensión y el tratamiento de las enfermedades neurodegenerativas y otras patologías cerebrales. Su investigación en metabolismo energético cerebral arrojaría nuevas luces.
El cerebro es un órgano que aún no se comprende del todo, especialmente en contextos en que se altera su funcionamiento; por ejemplo, al envejecer o en presencia de enfermedades y trastornos. La Doctora en Ciencias Biológicas Dasfne Lee Liu, académica de la Facultad de Medicina y Ciencia de la USS, busca determinar cómo falla la relación metabólica entre dos tipos de células en el cerebro, las neuronas y los astrocitos, cuando se altera el funcionamiento cerebral. Es decir, qué falla en el trabajo conjunto entre ambas células en relación con la obtención y uso de energía.
“El cerebro gasta entre el 20 y el 25% de la energía que gasta el cuerpo, a pesar de que sólo representa el 2% del tamaño corporal. Por tanto, el metabolismo energético en este órgano es crucial“, explica la Dra. Lee.
“Pretendemos estudiar cómo funcionan dos células en el cerebro: las neuronas, que todos conocemos, y una célula a la que históricamente se le ha dado el papel de soporte, llamada astrocito, pero en realidad ambas células trabajan juntas, y sin el astrocito, la neurona no podría funcionar. Desempeña un papel muy importante en el cerebro, sobre todo a nivel del metabolismo energético”.
Para ello, la académica realiza trabajo de laboratorio, así como de modelación computacional, para descubrir qué enzimas y/o transportadores de la red metabólica que forman el astrocito y la neurona se ven afectados en contextos de disfunción cerebral, como el envejecimiento, donde nuestra capacidad cognitiva disminuye con la edad.
Avances de la investigación
“En primer lugar, utilizamos dos enfoques de modelado computacional que nos permitieron identificar los genes más importantes para el funcionamiento de la red metabólica entre la neurona y el astrocito. Los identificamos simulando lo que ocurre cuando se elimina cada uno de ellos, con el funcionamiento global de toda la red. Luego identificamos cuáles de estos genes se desregulan durante el envejecimiento en estas dos células, lo que nos da genes candidatos que pueden ser responsables del deterioro cognitivo que se produce a medida que envejecemos, o que aumentan el riesgo de enfermedades neurodegenerativas. El siguiente paso será modular estos genes en neuronas y astrocitos en experimentos de laboratorio”.
La Dra. Lee añade que “esto es importante porque en muchos tipos de condiciones o patologías, que van desde el desarrollo de la esquizofrenia o la epilepsia, hasta el autismo, existe una disfunción en el metabolismo energético mientras se están desarrollando, pero aún no sabemos cómo ocurre”.
Otro aspecto particular de la línea de investigación de la Dra. Lee es el estudio del metabolismo en el contexto del envejecimiento cerebral y su relación con los niveles de energía y la esperanza de vida.
“Se trata de un proyecto paralelo en el que trabajamos mucho durante la pandemia porque no podíamos realizar experimentos en el laboratorio. Pero a medida que generábamos resultados, con este enfoque computacional integrador que no se había hecho antes, encontramos cosas muy interesantes, y nos dimos cuenta de que este enfoque sería muy valioso para el futuro. Por ejemplo, la única intervención conocida que prolonga la esperanza de vida es la restricción calórica (ingerir entre el 60 y el 70% de las calorías diarias normales). Cuando hacemos esto, los cuerpos cetónicos aumentan y, en nuestros análisis, encontramos genes relacionados con el metabolismo de los cuerpos cetónicos que se desregulan durante el envejecimiento en astrocitos y neuronas. Esto es importante porque aún no sabemos cómo actúan los cuerpos cetónicos para aumentar la esperanza de vida, y estos genes pueden arrojar luz sobre los mecanismos a través de los cuales esto ocurre”.
La académica comenta que comenzó a estudiar el metabolismo energético a través de la regeneración de la médula espinal en una rana africana llamada Xenopus laevis, que tiene la capacidad de regenerar su médula espinal mientras se encuentra en su etapa de renacuajo, una capacidad que se pierde una vez que la rana alcanza la edad adulta.
“Nos dimos cuenta de que el metabolismo energético desempeña un papel crucial en la regeneración de la médula espinal, y llevamos varios años trabajando en esta línea de investigación. Sin embargo, el estudio del metabolismo cerebral es relativamente nuevo, y sólo llevamos unos años trabajando en ello, pero ya hemos obtenido resultados prometedores”.
De esta forma, los resultados del trabajo de la Dra. Lee pueden contribuir al avance de la comprensión y el tratamiento de las enfermedades neurodegenerativas y otras patologías cerebrales.