EUROPA
PRESS
12 diciembre
2016
Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT,
por sus siglas en inglés), en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, han
demostrado que pueden reducir sustancialmente las placas beta-amiloides observadas en la enfermedad de Alzheimer en la
corteza visual de los ratones.
Este
tratamiento parece funcionar al inducir ondas cerebrales conocidas como ondas
gamma, que parecen ayudar al cerebro a suprimir la producción de beta-amiloide y revitalizar las células responsables de destruir
las placas.
Sin
embargo, se necesita más investigación para determinar si un enfoque similar
podría ayudar a los pacientes aquejados de la enfermedad de Alzheimer, según
señala el autor principal del estudio, Li-Huei Tsai, profesor de Neurociencias, director del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria en el MIT.
"Es
un gran 'si' porque tantas cosas que se ha demostrado que funcionan en ratones,
fallan en humanos", dice Tsai. "Pero si los
seres humanos se comportan de manera similar a los ratones en respuesta a este
tratamiento, el potencial es enorme, porque es no invasivo y es muy
accesible", añade este investigador, cuyo trabajo se publica en la edición
digital de este miércoles de 'Nature'.
Tsai y Ed Boyden, profesor asociado de
Ingeniería Biológica y Ciencias Cerebrales y Cognitivas en el Laboratorio de
Medios del MIT y el Instituto McGovern para la
Investigación del Cerebro, quien también es autor del documento de 'Nature', han creado una empresa llamada Cognito
Therapeutics para realizar pruebas en humanos. Los
principales autores del trabajo son la estudiante de posgrado Hannah Iaccarino y la
investigadora de Media Lab Annabelle
Singer.
"Este
importante anuncio puede ser el preludio de un avance en la comprensión y el
tratamiento de la enfermedad de Alzheimer, un terrible trastorno que afecta a
millones de personas y sus familias en todo el mundo", dice Michael Sipser, decano de la Escuela de Ciencias del MIT.
"Nuestros científicos del MIT han abierto la puerta a una dirección
totalmente nueva de investigación sobre este trastorno cerebral y los
mecanismos que pueden causarlo o prevenirlo", dice.
La
enfermedad de Alzheimer, que afecta a más de 5 millones de personas en Estados
Unidos, se caracteriza por placas beta-amiloides que
se sospecha que son perjudiciales para las células cerebrales e interfieren en
la función cerebral normal. Estudios anteriores han insinuado que los pacientes
de Alzheimer también sufren alteraciones de las ondas gamma. Se cree que estas
ondas cerebrales, que varían de 25 a 80 hercios (ciclos por segundo),
contribuyen a las funciones cerebrales normales, entre ellas la atención, la
percepción y la memoria.
Detectan deterioro de ondas gamma en roedores
con alzheimer
En un
estudio de ratones que fueron programados genéticamente para desarrollar
Alzheimer, pero aún no mostraban acumulación de placa o síntomas de
comportamiento, Tsai y sus colegas encontraron ondas
gamma deterioradas durante patrones de actividad que son esenciales para el
aprendizaje y la memoria mientras los animales iban por un laberinto.
A
continuación, los investigadores estimularon las ondas gamma a 40 hercios en
una región cerebral llamada hipocampo, la cual es crítica en la formación y
recuperación de la memoria. Estos estudios iniciales se basaron en una técnica
conocida como optogenética, cuyo co-pionero es Boyden y que permite a los científicos controlar la
actividad de las neuronas modificadas genéticamente aplicando luz brillante
sobre ellas.
Utilizando
este enfoque, los científicos estimularon ciertas células cerebrales conocidas
como interneuronas, que luego sincronizan la
actividad gamma de las neuronas excitatorias. Después de una hora de
estimulación a 40 hercios, los autores detectaron una reducción de entre el 40
y el 50 por ciento en los niveles de proteínas beta-amiloides
en el hipocampo. La estimulación en otras frecuencias, de 20 a 80 hercios, no
produjo esa bajada.
Tsai y sus colegas
comenzaron entonces a preguntarse si técnicas menos invasivas podrían lograr el
mismo efecto. Tsai y Emery
Brown, profesor de Ingeniería Médica y Neurociencia Computacional, miembro del
Instituto Picower, y autor del artículo, se propuso
utilizar un estímulo externo --en este caso, luz--, para impulsar ondas gamma
en el cerebro. Los investigadores construyeron un dispositivo simple que
consiste en una tira de LED que se puede programar para parpadear en diversas
frecuencias.
La estimulación con luz reduce los niveles de
beta-amiloide
Usando
este dispositivo, los investigadores detectaron que una hora de exposición a la
luz parpadeante a 40 hercios aumentó las ondas gamma y redujo los niveles de
beta-amiloide a la mitad en la corteza visual de
ratones durante las primeras etapas de la enfermedad de Alzheimer. Sin embargo,
las proteínas volvieron a sus niveles originales en 24 horas.
Entonces,
los científicos investigaron si un tiempo más largo de tratamiento podría
reducir las placas amiloides en roedores con una
acumulación más avanzada de placas amiloides. Después
de tratar a los animales durante una hora al día a lo largo de siete días,
tanto las placas como el amiloide libre flotante se
redujeron notablemente. Ahora están tratando de determinar cuánto tiempo duran
estos efectos. Además, descubrieron que las ondas gamma redujeron otro signo
distintivo de la enfermedad de Alzheimer: la proteína Tau que está anormalmente
modificada, llegando a formar enredos en el cerebro.
El
laboratorio de Tsai está estudiando ahora si la luz
puede impulsar ondas gamma en regiones cerebrales más allá de la corteza visual
y los datos preliminares sugieren que esto es posible. También están
investigando si la reducción de las placas amiloides
tiene algún efecto sobre los síntomas de comportamiento de sus modelos de ratón
de Alzheimer y si esta técnica podría funcionar en otros trastornos
neurológicos que implican alteraciones de las oscilaciones gamma.
Los
investigadores también realizaron análisis para intentar averiguar cómo ejercen
sus efectos las ondas gamma y hallaron que después de la estimulación gamma, el
proceso para generar beta-amiloide es menos activo.
Las oscilaciones gamma también mejoraron la capacidad del cerebro para eliminar
las proteínas beta-amiloides, un trabajo que
normalmente realizan las células inmunes conocidas como microglia.
"Estas
células cogen materiales tóxicos y desechos celulares, limpian el entorno y
mantienen las neuronas sanas", detalla Tsai. En
los pacientes de Alzheimer, las células de microglia se vuelven muy inflamatorias
y secretan sustancias químicas tóxicas que hacen que otras células cerebrales
enfermen, pero cuando se impulsaron las ondas gamma en los ratones, su
microglia sufrió cambios morfológicos y se volvió más activa en la eliminación
de las proteínas beta-amiloide.
"La
conclusión es que mejorar las ondas gamma en el cerebro puede hacer al menos
dos cosas para reducir la carga amiloide: reducir la
producción de beta-amiloide de las neuronas y mejorar
la eliminación de amiloides por parte de la
microglia", subraya Tsai. Los investigadores
también secuenciaron el ARN mensajero de los cerebros de los ratones tratados y
vieron que cientos de genes estaban sobre o subexpresados
y ahora están analizando el posible impacto de esas variaciones en la
enfermedad de Alzheimer.