Investigadores españoles observan una alta capacidad de regeneración en el hipocampo, epicentro de la memoria y el aprendizaje
Durante más de siete años, la bióloga María Llorens ha recopilado cuidadosamente trocitos de cerebro de personas fallecidas. Algunas no sufrían ninguna enfermedad neurodegenerativa y otras tenían indicios claros de alzhéimer. Un neuropatólogo extrajo de cada cerebro el hipocampo, el epicentro de la memoria, tomó muestras de un centímetro de lado, aplicó productos químicos para conservarlas sin dañarlas y se las envió a Llorens. Ella las cortó en finísimas láminas de cinco micras para poder observarlas al microscopio. En total, consiguió muestras de 58 personas que eran como oro puro, pues este tipo de material biológico es escaso debido al reducido número de cuerpos donados a la ciencia.
Gracias al estudio de esos cerebros el grupo de investigación de Llorens en el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa ha confirmado que los humanos generamos neuronas nuevas a lo largo de toda la vida. Hasta personas cercanas a los 90 años producen decenas de miles de células nerviosas nuevas que son esenciales para la memoria y el aprendizaje.
El estudio, publicado hoy en Nature Medicine, es una nueva y contundente entrega en una polémica científica que se ha intensificado recientemente: ¿nacemos con un número determinado de neuronas y las vamos perdiendo a lo largo de la vida o hay regeneración? La respuesta tiene importantes implicaciones tanto para el funcionamiento básico de la mente como para abordar sus enfermedades, especialmente las degenerativas como el párkinson o el alzhéimer.
La regeneración neuronal —neurogénesis— en el hipocampo se ha observado en ratones y en primates. Desde 1998, varios estudios han demostrado con métodos diferentes que también los humanos producen neuronas nuevas en el hicocampo. Uno de los más originales fue Jonás Frisén, del Instituto Karolinska, que usó isótopos del carbono 14 liberado por bombas nucleares detonadas durante la Guerra Fría para calcular la edad de las neuronas en muestras cerebrales de 55 personas fallecidas. El equipo observó que el giro dentado, parte del hipocampo, contenía cientos de neuronas nacidas después de las explosiones cuando las personas ya eran adultas
La polémica llegó con Arturo Álvarez-Buylla, premio Príncipe de Asturias en 2011 por su estudio de la neurogénesis. Su equipo intentó demostrar la existencia de neuronas jóvenes en muestras cerebrales de 59 personas de diferentes edades, desde fetos a adultos. En contra de lo que esperaba, sus resultados, publicados el año pasado, mostraron que la producción de neuronas nuevas se desploma tras el primer año de vida y desaparece al final de la infancia.
El trabajo detecta una ralentización de la producción de nuevas neuronas según avanza la edad
“Desde entonces este campo se sumió en el desconcierto”, reconoce Llorens. Su estudio ha analizado el giro dentado de 13 personas fallecidas entre los 43 y los 87 años que no sufrían enfermedades neurológicas. Los científicos aplicaron a las muestras cuatro anticuerpos que se unen a la doblecortina, una proteína de neuronas en desarrollo. Así, se detectaron unas 30.000 neuronas jóvenes por milímetro cúbico de cerebro en una zona del giro dentado conocido como capa granular. Las neuronas jóvenes suponen un 4% del total de neuronas presentes en esta zona del hipocampo, una cantidad “sorprendentemente alta”, reconoce Llorens.
El trabajo detecta una ralentización de la producción de nuevas neuronas según avanza la edad, por lo que las personas más jóvenes tienden a tener más que las más mayores. “Las neuronas granulares son las primeras que reciben un estímulo nervioso llegado de otras zonas del cerebro y permiten que sea procesado y enviado a otras áreas, por lo que tiene sentido que sean las que se regeneran a lo largo de la vida”, explica Llorens.
También se ha analizado el encéfalo de 45 personas con alzhéimer. En las fases más tempranas de la enfermedad, cuando ni siquiera se detectan agregaciones de proteínas típicas de la dolencia, existen unas 20.000 neuronas jóvenes por milímetro cúbico, un 33% menos que en las personas sanas, según el estudio. Los enfermos más avanzados tienen apenas 11.000 (un 63% menos), y representan solo el 1,5% del área del hipocampo analizada.
Los investigadores especulan con que este tipo de neuronas podría funcionar como un método de diagnóstico temprano del alzhéimer—para lo que antes habría que desarrollar un método no invasivo para usarlo en personas vivas sin causar daños— o incluso ser la base de una intervención terapéutica para aumentar el número de neuronas regeneradas.
“La memoria y la capacidad de aprendizaje están disminuidas por la enfermedad de alzhéimer y los resultados que hemos obtenido lo apoyan y explican un posible mecanismo”, explica Jesús Ávila, investigador del Severo Ochoa y coautor del trabajo, en el que también han participado investigadores del CSIC, el Centro de Investigación Biomédica en Red en Enfermedades Neurodegenerativas, el banco de cerebros de la Fundación CIEN, y la Universidad Europea de Madrid.
Personas con alzheimer avanzado tienen un 60% menos neuronas jóvenes que las que no sufren la dolencia
El tratamiento químico que se aplica a las muestras cerebrales una vez fallecida la persona puede explicar por qué otros grupos no veían neurogénesis en adultos. Cuanto más tiempo se dejan las muestras en paraformaldehido para fijarlas, menos neuronas en estado de maduración se detectan. El estudio muestra que en el cerebro de una misma persona se pueden detectar miles de neuronas en maduración o no ver ninguna cuando la muestra se ha dejado fijando más de 12 horas. Esto puede explicar por qué Álvarez-Buylla no las encontraba en las muestras de adultos.
El neurobiólogo mexicano Álvarez-Buylla considera que la cuestión no está zanjada. "Nosotros estudiamos cerebros que habían estado fijados menos de 12 horas y no encontramos neuronas, aunque usamos un anticuerpo diferente". "Las neuronas inmaduras que ellos detectan son muy grandes, parecen de hecho totalmente maduras por el tamaño, y sorprende que bajo ellas no haya otra capa con células inmaduras más pequeñas. Este es un problema bien complicado que se remonta más de un siglo, a la época de Ramón y Cajal. Tal vez necesitemos métodos alternativos para poder zanjar la cuestión", resalta.
El año pasado, Maura Boldrini, psiquiatra de la Universidad de Columbia (EE UU), detectó regeneración neuronal en personas de 14 a 79 años. Aunque veían un declive con la edad, el estudio demostraba que personas mayores sin enfermedades neurológicas conservan esta capacidad regenerativa y especulaba que tal vez este sea un mecanismo que protege la mente de los achaques de la edad. “Este estudio aporta una confirmación muy importante”, opina la psiquiatra.
Boldrini estudia la conexión entre neurogénesis y depresión. “Hemos demostrado tanto en ratones como en humanos que los antidepresivos aumentan la producción de neuronas nuevas en el hipocampo”, explica. “Este tipo de neuronas están involucradas en la respuesta emocional al estrés y la memoria, dos capacidades que se ven mermadas con la depresión. A su vez estas neuronas conectan con la amígdala, que controla el miedo y la ansiedad, y a su vez esta conecta con otros puntos encargados de la toma de decisiones, capacidades que también se ven afectadas por la depresión”, resalta la psiquiatra.
Para Juan Carlos Portilla, vocal de la Sociedad Española de Neurología, "este trabajo despeja las dudas que habían planteado estudios anteriores, que no eran tan detallados metodológicamente". "Una de las cosas más interesantes es que desvela un nuevo mecanismo patogénico de la enfermedad de alzhéimer", destaca.
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