Los investigadores han utilizado un método no invasivo para observar cómo se lleva a cabo el proceso que conduce a la enfermedad de Parkinson a nanoescala e identificaron el punto en el proceso en el que las proteínas en el cerebro se vuelven tóxicas, lo que eventualmente conduce a la muerte de las células cerebrales.
Los resultados sugieren que la misma proteína puede causar o proteger contra los efectos tóxicos que conducen a la muerte de las células cerebrales, dependiendo de la forma estructural específica que tome, y que los efectos tóxicos se apoderan cuando hay un desequilibrio deel nivel de proteína en su forma natural en una célula. El trabajo podría ayudar a desentrañar cómo y por qué las personas desarrollan Parkinson, y ayudar en la búsqueda de posibles tratamientos. El estudio se publica en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Utilizando microscopía de súper resolución, los investigadores de la Universidad de Cambridge pudieron observar el comportamiento de diferentes tipos de alfa-sinucleína, una proteína estrechamente asociada con la enfermedad de Parkinson, para descubrir cómo afecta a las neuronas y en qué momentose vuelve tóxico
La enfermedad de Parkinson es una de una serie de enfermedades neurodegenerativas causadas cuando las proteínas naturales se pliegan en la forma incorrecta y se adhieren a otras proteínas, formando finalmente estructuras delgadas como filamentos llamados fibrillas amiloides. Estos depósitos amiloides de alfa-sinucleína agregada, tambiénconocidos como cuerpos de Lewy, son el sello distintivo de la enfermedad de Parkinson.
La enfermedad de Parkinson es la segunda enfermedad neurodegenerativa más común en todo el mundo después de la enfermedad de Alzheimer. Cerca de 130,000 personas en el Reino Unido, y más de siete millones en todo el mundo, tienen la enfermedad. Los síntomas incluyen temblores musculares, rigidez y dificultad para caminar.común en etapas posteriores de la enfermedad.
"Lo que no ha quedado claro es si una vez que se han formado las fibrillas de alfa-sinucleína siguen siendo tóxicas para la célula", dijo la Dra. Dorothea Pinotsi del Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología de Cambridge, primer autor del artículo.
Pinotsi y sus colegas del Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología de Cambridge y el Departamento de Química, y dirigidos por la Dra. Gabriele Kaminski Schierle, han utilizado técnicas ópticas de 'súper resolución' para examinar las neuronas vivas sin dañar el tejido. "Ahora podemosmire cómo las proteínas asociadas con afecciones neurodegenerativas crecen con el tiempo y cómo estas proteínas se unen y pasan a las células vecinas ", dijo Pinotsi.
Los investigadores utilizaron diferentes formas de alfa-sinucleína y observaron su comportamiento en las neuronas de las ratas. Luego pudieron correlacionar lo que vieron con la cantidad de toxicidad presente.
Descubrieron que cuando agregaban fibrillas de alfa-sinucleína a las neuronas, interactuaban con la proteína de alfa-sinucleína que ya estaba en la célula y no había efectos tóxicos.
"Se creía que las fibrillas amiloides que atacan a la proteína saludable en la célula serían tóxicas para la célula", dijo Pinotsi. "Pero cuando agregamos una forma diferente y soluble de alfa-sinucleína, no interactuó con elproteína que ya estaba presente en la neurona y, curiosamente, aquí fue donde vimos efectos tóxicos y las células comenzaron a morir. Entonces, de alguna manera, cuando se agregó la proteína soluble, se creó este efecto tóxico. El daño parece estar hecho antes de que las fibrillas visibles estén aúnformado."
Luego, los investigadores observaron que al agregar la forma soluble de alfa-sinucleína junto con las fibrillas amiloides, se podía superar el efecto tóxico de las primeras. Parecía que las fibrillas amiloides actuaban como imanes para la proteína soluble y absorbían la proteína solublepiscina, protección contra los efectos tóxicos asociados.
“Tales hallazgos cambian la forma en que vemos la enfermedad, porque el daño a la neurona puede ocurrir cuando simplemente hay proteína extra soluble presente en la célula; es la cantidad en exceso de esta proteína la que parece causar los efectos tóxicos que conducenhasta la muerte de las células cerebrales ", dijo Pinotsi. La proteína extra soluble puede ser causada por factores genéticos o por el envejecimiento, aunque hay alguna evidencia de que también podría ser causada por un traumatismo en la cabeza.
La investigación muestra lo importante que es comprender completamente los procesos en el trabajo detrás de las enfermedades neurodegenerativas, de modo que se pueda orientar el paso correcto en el proceso.
"Con estas técnicas ópticas de superresolución, realmente podemos ver detalles que antes no podíamos ver, por lo que podemos contrarrestar este efecto tóxico en una etapa temprana", dijo Pinotsi.
La investigación fue financiada por el Medical Research Council, el Engineering and Physical Sciences Research Council y el Wellcome Trust.
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