La neurociencia está en plena convulsión. Las dos principales familias de células que componen el cerebro, las neuronas y las células gliales, ocultaban secretamente una célula híbrida, a medio camino entre estas dos categorías. Los astrocitos glutamatérgicos. Desde que existe la neurociencia, se reconoce que el cerebro funciona principalmente gracias a las neuronas y su capacidad para elaborar y transmitir rápidamente información a través de sus redes. Para apoyarlos en esta tarea, las células gliales realizan una serie de funciones estructurales, energéticas e inmunológicas, además de estabilizar constantes fisiológicas. Algunas de estas células gliales, conocidas como astrocitos, rodean íntimamente las sinapsis, los puntos de contacto donde se liberan neurotransmisores para transmitir información entre las neuronas. Por eso, los neurocientíficos han sugerido durante mucho tiempo que los astrocitos pueden desempeñar un papel activo en la transmisión sináptica y participar en el procesamiento de la información. Sin embargo, los estudios realizados hasta la fecha para demostrar esto han arrojado resultados conflictivos y aún no han alcanzado un consenso científico definitivo. Al identificar un nuevo tipo de célula con las características de un astrocito y expresar la maquinaria molecular necesaria para la transmisión sináptica, los neurocientíficos del Departamento de Neurociencias Básicas de la Facultad de Biología y Medicina de la Universidad de Lausana (UNIL) y el Centro Wyss de Bioingeniería y Neuroingeniería en Ginebra pusieron fin a años de controversia.
La Clave del Rompecabezas
Para confirmar o refutar la hipótesis de que los astrocitos, al igual que las neuronas, son capaces de liberar neurotransmisores, los investigadores examinaron primero el contenido molecular de los astrocitos utilizando enfoques modernos de biología molecular. Su objetivo era encontrar rastros de la maquinaria necesaria para la secreción rápida de glutamato, el principal neurotransmisor utilizado por las neuronas. «La precisión permitida por los enfoques de transcriptómica de una sola célula nos permitió demostrar la presencia en células con perfil astrocítico de transcritos de las proteínas vesiculares, VGLUT, encargadas de llenar las vesículas neuronales específicas para la liberación de glutamato. Estos transcritos se encontraron en células de ratones y aparentemente se conservan en células humanas. También identificamos otras proteínas especializadas en estas células, que son esenciales para la función de las vesículas glutamatérgicas y su capacidad para comunicarse rápidamente con otras células», dice Ludovic Telley, profesor asistente en UNIL y co-director del estudio.
Nuevas Células Funcionales, los Astrocitos glutamatérgicos
A continuación, los neurocientíficos intentaron averiguar si estas células híbridas eran funcionales, es decir, capaces de liberar realmente glutamato con una velocidad comparable a la de la transmisión sináptica. Para ello, el equipo de investigación utilizó una técnica avanzada de imagen que podía visualizar el glutamato liberado por las vesículas en tejidos cerebrales y en ratones vivos. «Identificamos un subgrupo de astrocitos que respondían a estimulaciones selectivas con una liberación rápida de glutamato, que ocurría en áreas espacialmente delimitadas de estas células, que recordaban a las sinapsis», dice Andrea Volterra, profesor honorario en UNIL y profesor visitante en el Centro Wyss, co-director del estudio.
Además, esta liberación de glutamato ejerce una influencia en la transmisión sináptica y regula los circuitos neuronales. El equipo de investigación pudo demostrar esto al suprimir la expresión de VGLUT por parte de las células híbridas. «Son células que modulan la actividad neuronal, controlan el nivel de comunicación y excitación de las neuronas», dice Roberta de Ceglia, primera autora del estudio e investigadora senior en UNIL. Y sin esta maquinaria funcional, el estudio muestra que la potenciación a largo plazo, un proceso neural involucrado en los mecanismos de la memorización, se ve afectada y la memoria de los ratones se ve impactada.
Vínculos con Patologías Cerebrales
Las implicaciones de este descubrimiento se extienden a los trastornos cerebrales. Al interrumpir específicamente los astrocitos glutamatérgicos, el equipo de investigación demostró efectos en la consolidación de la memoria, pero también observó vínculos con patologías como la epilepsia, cuyas convulsiones se exacerbaban. Finalmente, el estudio muestra que los astrocitos glutamatérgicos también tienen un papel en la regulación de los circuitos cerebrales involucrados en el control del movimiento y podrían ofrecer objetivos terapéuticos para la enfermedad de Parkinson.
«Entre las neuronas y los astrocitos, ahora tenemos un nuevo tipo de célula a nuestra disposición. Su descubrimiento abre inmensas perspectivas de investigación. Nuestros próximos estudios explorarán el posible papel protector de este tipo de célula contra el deterioro de la memoria en la enfermedad de Alzheimer, así como su papel en otras regiones y patologías diferentes a las exploradas aquí», proyecta Andrea Volterra.
