ANN ARBOR, Michigan.— Durante una década los investigadores que estudian el Mal de Alzheimer han mantenido una discusión acerca de uno de los mecanismos a los cuales se cree responsable por la muerte de las células cerebrales y la pérdida de memoria por esa enfermedad. Ahora los investigadores de la Universidad de Michigan y de la Universidad de California en el predio de San Diego han resuelto la disputa. La resolución de esta controversia mejora la comprensión de la enfermedad y puede, un día, llevar a tratamientos mejores.
Michael Mayer, profesor asistente en los departamentos de Ingeniería Bioquímica e Ingeniería Química de la UM, y Jerry Yang, profesor asistente en el Departamento de Química y Bioquímica en la UCSD, y sus colegas, encontraron una falla en los estudios anteriores que sustentaban a uno de los bandos en la disputa. Sus conclusiones se publican en línea en la revista Journal of Neurotoxicity Research en la edición impresa de mayo.
Sus resultados aclaran cómo unas pequeñas proteínas llamadas péptidos bega amiloides dañan las membranas de la célula cerebral permitiendo que iones de calcio adicionales entren en las neuronas. Un ion es una partícula con carga eléctrica. Un desequilibrio de iones en una célula puede causar su suicidio.
Los péptidos beta amiloides son los sospechosos primarios como causa de la muerte de células en el mal de Alzheimer, aunque también se podría culpar a otros mecanismos. Hasta ahora no se entiende bien esta enfermedad.
Los investigadores confirmaron las pruebas encontradas por otros de que los péptidos beta amiloides perforan poros en las membranas de la célula cerebral que abren canales por los cuales pueden irrumpir los iones de calcio. Éste es uno de los mecanismos que se había considerado entre los investigadores pero otras prueban indican un escenario diferente. Algunos investigadores creían que el péptido causaba un adelgazamiento general de las membranas celulares y que estas membranas más finas perdían su capacidad para mantener los iones de calcio fuera de las células del cerebro. Mayer y Yang refutaron esta teoría.
“Cuando se comprenden mejor estos mecanismos se tiene una mejor posibilidad de contrarrestarlos con fármacos como posible tratamiento. Por ejemplo, si los beta amiloides afinan las membranas, este efecto general sería de difícil tratamiento. Por otro lado, si forma poros, sus efectos pueden tratarse con bloqueadores de poros. Los bloqueadores de canales de iones son medicamentos que se venden ya para el tratamiento de una variedad de enfermedades”, dijo Mayer. El científico advirtió que se necesitará mucha más investigación antes que se sepa si tales medicamentos son efectivos y seguros para el tratamiento del mal de Alzheimer.
Mayer y Yang pudieron explicar los otros resultados experimentales que culpaban al afinamiento de la membrana celular por las fluctuaciones descontroladas de iones de calcio. Resulta que en estos estudios los montos de las trazas de solvente residual usado en la preparación del péptido habían tenido un efecto importante. El equipo de Michigan y la UCSD reprodujo estos resultados de experimentos usando solamente el solvente, sin el péptido. El solvente se llama hexafluoroisopropanol, o HFIP.
“El HFIP es un buen solvente que se usa para disgregar los grumos del péptido en la preparación para los experimentos, pero es tóxico y actúa sobre la membrana. Lo que encontramos fue que el procedimiento de preparación informado no eliminó eficazmente el solvente”, dijo Mayer. “Nuestras conclusiones son terminantes dado que pudimos reproducir el efecto de afinamiento de la membrana en ausencia de los péptidos beta amiloides usando solamente este solvente”.
Yang y Mayer llevaron a cabo estos experimentos examinando la forma en que la corriente eléctrica fluctúa a través de membranas artificiales y las membranas de cáncer humano vivo en presencia del péptido beta amiloide. (Las células de cáncer se usan a menudo en los experimentos biológicos porque pueden reproducirse rápidamente). También midieron la fluctuación de iones en las células cerebrales de ratón y en células cerebrales de ratón modificadas genéticamente que producen el péptido beta amiloide humano.
En todas estas pruebas las mediciones de electrodos a través de la membrana celular registraron cimas en la corriente eléctrica coherentes con lo que los investigadores esperaban de la formación de poros en la membrana celular y no del afinamiento de las membranas.
Para constatar que las cimas en la corriente eléctrica eran causadas por poros de amiloides, los investigadores agregaron zinc a los especimenes que no habían estado expuestos al solvente. Se sabe que el zinc actúa como un bloqueador que tapa los poros de amiloides en las membranas celulares. Y tal como se esperaba la corriente eléctrica a través de la membrana celular se mantuvo más estable lo cual sugiere que el zinc obturó los poros.
“La controversia había frenado nuestro avance en la investigación del mal de Alzheimer al igual que el progreso en otros laboratorios”, dijo Mayer. “Tenemos la esperanza de que una vez que se ha resuelto esta discrepancia y se ha demostrado que los péptidos beta amiloides no afinan las membranas sino que, en cambio forman poros discretos en la membrana, esto ayudará a que este campo de investigación avance a un ritmo más rápido”.
El artículo se titular “Amyloid-beta-induced ion flux in artificial lipid bilayers and neuronal cells: Resolving a controversy”. Miembros de los grupos investigadores de Mayer y de Yang contribuyeron a este estudio ao igual que el grupo investigador de R. Scout Turner, un profesor asociado de neurología en la Escuela de Medicina de la UM. La investigación recibió fondos de la Fundación Wallace H. Coulter, la Fundación Nacional de Ciencias, el Centro de Investigación del Mal de Alzheimer, y la Asociación del Alzheimer.
Contacto (español):
Teléfono: 1-734-763-0368
Contacto (inglés):
Teléfono: (734) 647-1838
