Un equipo multidisciplinar de investigadores y clínicos de Estados Unidos y de España concluyen en un novedoso estudio que existe un vínculo entre altos niveles de calcio en las mitocondrias y la muerte neural en pacientes vivos de Alzheimer.
Las mitocondrias, según la National Human Genome Research Institute, son los orgánulos celulares que generan la mayor parte de la energía química necesaria para activar las reacciones bioquímicas de la célula. Esta energía se almacena en una molécula energizada llamada trifosfato de adenosina (ATP).
Las mitocondrias contienen su propio cromosoma (ADN). En general, las mitocondrias, y por lo tanto el ADN mitocondrial, sólo se heredan de la madre.
La función de la mitocondria es producir esa energía. Algunos tipos de células tienen diferentes cantidades de mitocondrias porque necesitan más energía. Así, por ejemplo, el músculo tiene una gran cantidad de mitocondrias, al igual que el hígado, el riñón y, en cierta medida, el cerebro, que se mantiene de la energía producida por esas mitocondrias.
En el estudio publicado en Nature Communications la relación con la enfermedad de Alzheimer se documentó previamente en cultivo celular, pero ver este fenómeno en ratones vivos hace que sea más probable que esto también ocurra en las personas y podría apuntar a un nuevo objetivo para esta enfermedad.
María Calvo-Rodríguez y Brian J. Backai, del Departamento de Neurología del Massachusetts General Hospital, autores principales de este estudio, explican que han podido demostrar una desregulación de calcio mitocondrial en las neuronas de roedores vivos con síntomas parecidos a la enfermedad de Alzheimer, utilizando técnicas de imagen en vivo de vanguardia.
Fracaso en la teoría beta amiloide
Como se sabe, una de las características definitorias de la enfermedad de Alzheimer es el depósito de placas beta amiloides y la pérdida de neuronas. Durante mucho tiempo, se pensó que la acumulación de beta amiloide era un desencadenante de la enfermedad, pero el medio exacto por el cual las neuronas mueren en este mal sigue siendo un misterio.
La teoría de beta amiloide se ha vuelto controvertida porque muchos candidatos a fármacos dirigidos a estas placas han fracasado en ensayos clínicos realizados por industrias farmacéuticas innovadoras.
Uno de los efectos de las placas beta amiloides es que causan altos niveles de iones de calcio (Ca2 +) en las células cerebrales. También hay evidencia de que, al menos en cultivo celular, la exposición a beta amiloide puede elevar los niveles de Ca2 + dentro de las mitocondrias y conducir a la muerte neuronal.
Estos científicos concluyen que las mitocondrias influyen en la señalización de Ca2 + dentro de las neuronas a través del uniportador de calcio mitocondrial que absorbe el Ca2 +. La investigación de este mecanismo en ratones vivos se ha visto obstaculizada por la falta de tecnologías lo suficientemente sensibles como para evaluar directamente los niveles de Ca2 + en las mitocondrias en el cerebro vivo.
Altos niveles de calcio en las mitocondrias y Alzheimer
Para explorar la relación entre Ca2 +, las mitocondrias y la muerte neuronal, Calvo-Rodríguez y su equipo utilizaron la microscopía multifotónica con un indicador ratiométrico de Ca2 + dirigido a las mitocondrias para evaluar esos niveles.
Aplicaron estas tecnologías para examinar las neuronas de un modelo de ratón transgénico con la enfermedad de Alzheimer que desarrolla placas amiloides similares a las de los pacientes humanos.
Sus estudios demuestran que el aumento de los niveles mitocondriales de Ca2 + está asociado con el depósito de placa y la muerte neuronal en este modelo, lo que indica que los niveles anormales de Ca2 + en las mitocondrias podrían desempeñar un papel en la muerte celular neuronal en la enfermedad de Alzheimer.
“Los altos niveles de calcio en las mitocondrias causan estrés oxidativo y la muerte de las neuronas a través de la apoptosis -concluye Calvo-Rodríguez- por lo que proponemos que al bloquear el uniportador de calcio mitocondrial neuronal podemos prevenir la muerte celular y afectar a la progresión de la enfermedad”.
Han formado parte de este equipo científicos y clínicos de la Escuela de Salud Pública de la Universidad de Harvard y del Instituto Español de Investigación Biomédica, de Cádiz.
