La interacción entre el metabolismo y la apoptosis encefálica
Tradicionalmente, no se considera que los trastornos neurodegenerativos estén causados por una alteración del metabolismo. Sin embargo, numerosos indicios recientes señalan que determinadas alteraciones bioenergéticas tienen repercusiones fisiopatológicas importantes. Las neuronas, a diferencia de la mayoría de las células, dependen en gran medida de la glucosa para desempeñar su función y no responden muy bien a la falta de suministro de energía. Un entorno metabólico alterado de manera aguda o crónica, por ejemplo tras un accidente cerebrovascular o hipoxia, provoca estrés oxidativo y la muerte celular de las neuronas que, en último término, conducen a la aparición de degeneración neuronal. Diferentes enzimas que metabolizan la glucosa están relacionadas con la regulación de la supervivencia celular de las neuronas, incluyendo la enzima mitocondrial hexoquinasa de fosforilación de la glucosa II (HKII). La acción de HKII como interruptor molecular que controla la supervivencia neuronal depende del estatus metabólico. Sin embargo, aún se desconoce el mecanismo molecular mediante el que están reguladas estas interacciones proteína-proteína. Los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea AINIGMA (Analysing intravital neuronal protein interactions in metabolism and apoptosis) estaban interesados en caracterizar la interacción de las rutas de la apoptosis en el cerebro con las rutas de regulación del metabolismo. Para ello, estudiaron estos eventos en el accidente cerebrovascular y evaluaron cómo el metabolismo regula la degeneración neuronal. Los investigadores desarrollaron sistemas de expresión para estudiar la interacción entre diferentes proteínas y sus efectos metabólicos bajo diferentes condiciones. Además, combinaron estudios de interacción de proteínas en neuronas humanas derivadas de células madre pluripotentes inducidas (CMPi) in vivo con nuevas herramientas biofísicas como la microscopía de tiempo de vida de imagen fluorescente y los cribados de ARN de interferencia (ARNi) de alto rendimiento en células in vivo. Estas actividades se centraron en eventos moleculares específicos que tienen lugar durante la regulación de la muerte celular neuronal. En conjunto, los descubrimientos del proyecto proporcionaron información básica sobre la función del cerebro en la salud y la enfermedad y resaltaron el papel del metabolismo en la supervivencia celular de las neuronas. El proyecto AINIGMA abrió nuevas vías para la terapia o la prevención de enfermedades neurodegenerativas basadas en la manipulación metabólica. Es más, estos descubrimientos no solo son útiles para el tratamiento del accidente cerebrovascular, sino también para otros trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Alzheimer.
Palabras clave
Metabolismo, neurodegenerativo, neuronas, hexoquinasa, AINIGMA
