Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid y el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa han descubierto que el factor neurotrófico derivado de cerebro está implicado en un mecanismo de protección contra muerte neuronal. El hallazgo podría permitir el diseño de estrategias terapéuticas para casos de patologías neurodegenerativas.
La glucógeno sintasa quinasa 3 (GSK-3) es una proteína con múltiples funciones. Los científicos consideran que tiene incluso un papel importante en la degeneración neuronal, ya que han observado que su inhibición protege a las neuronas de la muerte celular cuando son sometidas a estímulos nocivos. Sin embargo, hasta ahora no se conocía el mecanismo por el cual la inhibición de GSK3 conducía a la neuroprotección.
En un reciente trabajo, publicado en la revista Neuroscience Letters, investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (centro mixto UAM-CSIC) han demostrado la implicación del factor neurotrófico derivado de cerebro (BDNF) en este mecanismo de protección neuronal.
Dicho factor es un compuesto neurotrófico, es decir, que favorece la supervivencia neuronal. Numerosos estudios han demostrado que tiene un papel protector en algunos modelos de daño neuronal.
Para comprobar que la inhibición de GSK-3 ejerce su efecto neuroprotector a través de un aumento de la secreción de BDNF en las células, los investigadores estudiaron un caso de muerte celular inducida con rotenona en un modelo neuronal. De este modo, también pudieron determinar que el mecanismo neuroprotector ocurre a través de cambios mitocondriales.
“La disfunción mitocondrial es una característica común de muchas patologías neurodegenerativas. Las mitocondrias son las fábricas de energía de las células. Así que un mecanismo de protección podría conseguirse con la corrección de esta disfunción”, afirma Javier Díaz Nido, investigador de la UAM y firmante del trabajo.
Para el experto, “la inhibición de GSK-3 conduce a cambios en las mitocondrias. En este caso hemos visto que BDNF es responsable en parte de estos cambios mitocondriales, como el aumento de una proteína, la hexokinasa II, relacionada con el metabolismo energético, y un incremento del metabolismo de la glucosa. Además hemos visto que estos efectos son necesarios para tener esta neuroprotección”.
Modelos de estudio
La alteración de la función mitocondrial es una característica común de la mayoría de enfermedades neurodegenerativas, que puede conducir a la muerte neuronal. Por eso se generan modelos celulares de enfermedades neurodegenerativas induciendo daño en mitocondria, por ejemplo el uso de compuestos como la rotenona.
En la búsqueda de dianas terapéuticas para el tratamiento de enfermedades neurológicas, en que se actúa sobre determinadas moléculas clave en mecanismos de muerte celular, estos modelos de muerte neuronal permiten estudiar si se consiguen efectos protectores.
Se sabe que el litio, un compuesto actualmente utilizado para tratar la depresión bipolar, aumenta los niveles de un factor neurotrófico como es el BDNF (lo cual puede ser útil para tratar enfermedades neurodegenerativas donde existe disfunción mitocondrial y muerte neuronal) y que lo hace mediante la inhibición de GSK3.
Según concluyen los autores del trabajo, harán falta más estudios que terminen de aclarar estos mecanismos moleculares, pero todos estos datos apuntan no solo a la posibilidad de administración externa de factores neurotróficos en el caso de enfermedades neurodegenerativas, sino también a una potencial estrategia terapéutica –que puede ser inducir un aumento de producción de esos factores neurotróficos en las células a través de fármacos, como otros inhibidores de la GSK-3 aparte del litio, que sean más específicos, menos tóxicos y con un perfil farmacocinético mejor–.
Referencia bibliográfica:
Giménez-Cassina A, Lim F, Díaz-Nido J. Chronic inhibition of glycogen synthase kinase-3 protects against rotenone-induced cell death in human neuron-like cells by increasing BDNF secretion. Neurosci Lett. doi: 10.1016/j.neulet.2012.10.046.
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