Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers y la Universidad de Gotemburgo en Suecia han logrado algo que durante mucho tiempo se pensó casi imposible: contar las moléculas del neurotransmisor glutamato liberadas cuando se transfiere una señal entre dos células cerebrales. Con un nuevo método de análisis, demostraron queEl cerebro regula sus señales usando glutamato de más formas de las que se pensaba anteriormente.
La capacidad de medir la actividad y la cantidad de glutamato en las células cerebrales ha sido muy buscada entre los investigadores. El glutamato es el principal neurotransmisor excitador del cerebro. A pesar de su abundancia y su influencia en muchas funciones importantes, sabemos muchomenos que otros neurotransmisores como la serotonina y la dopamina, porque hasta ahora el glutamato ha sido difícil de medir con la suficiente rapidez.
Los nuevos hallazgos sobre el glutamato son, por lo tanto, muy significativos y podrían ayudar a mejorar nuestra comprensión de las patologías subyacentes a las enfermedades y afecciones neurológicas y psiquiátricas. La relación entre el glutamato y estos trastornos, así como nuestra memoria, nuestro apetito y más, son solo algunosde las preguntas que la tecnología recién descubierta por los investigadores podría ayudar a responder.
"Cuando comenzamos, todos decían 'esto nunca funcionará'. Pero no nos rendimos. Ahora tenemos un hermoso ejemplo de cómo la ciencia básica multidisciplinaria puede producir grandes avances y brindar beneficios reales", dice Ann-Sofie Cans, profesora asociada de Química en Chalmers y líder del grupo de investigación.
La clave fue hacer lo contrario de lo que se había intentado anteriormente. En lugar de usar un biosensor hecho de capas gruesas, usaron una capa ultrafina de la enzima necesaria para la identificación biológica. Los investigadores hicieron que la enzima, que eracolocado en una superficie de sensor nanoestructurado, tenía solo una molécula de espesor. Esto hizo que la tecnología del sensor fuera mil veces más rápida que los intentos anteriores.
Por lo tanto, la técnica fue lo suficientemente rápida como para medir la liberación de glutamato de una única vesícula sináptica, el pequeño recipiente líquido que libera neurotransmisores a la sinapsis entre dos células nerviosas. Este es un proceso que ocurre en menos de una milésima de segundo.
"Cuando vimos los beneficios de mejorar la tecnología del sensor en términos de tiempo, en lugar de concentración, lo hicimos funcionar", dice Ann-Sofie Cans.
La investigación se llevó a cabo en dos pasos. En el primero, el gran avance fue poder medir el glutamato. Ese estudio se publicó a principios de la primavera de 2019 en la revista científica neurociencia química ASC . En la segunda parte, que trata la publicación actual, Ann-Sofie Cans y su grupo de investigación realizaron más ajustes importantes y descubrimientos innovadores.
"Una vez que construimos el sensor, pudimos refinarlo más. Ahora, con la ayuda de esta tecnología, también hemos desarrollado un nuevo método para cuantificar estas pequeñas cantidades de glutamato", explica.
A lo largo del camino, el grupo tuvo muchas sorpresas interesantes. Por ejemplo, se ha revelado que la cantidad de glutamato en una vesícula sináptica es mucho mayor de lo que se creía anteriormente. Es comparable en cantidad a la serotonina y la dopamina, un hallazgo que se produjo como unasorpresa emocionante.
"Nuestro estudio cambia la comprensión actual del glutamato. Por ejemplo, parece que el transporte y almacenamiento del glutamato en vesículas sinápticas no es tan diferente como pensábamos, en comparación con otros neurotransmisores como la serotonina y la dopamina", dice Ann-Sofie Cans.
Los investigadores también demostraron que las células nerviosas controlan la fuerza de sus señales químicas al regular la cantidad de glutamato liberado de vesículas sinápticas individuales.
El hecho de que los investigadores ahora puedan medir y cuantificar este neurotransmisor puede generar nuevas herramientas para estudios farmacológicos en muchas áreas vitales de la neurociencia.
"El nivel de medición que ofrece este sensor de glutamato ultrarrápido abre innumerables posibilidades para comprender verdaderamente la función del glutamato en la salud y la enfermedad. Nuestro conocimiento de la función y disfunción del cerebro está limitado por las herramientas experimentales que tenemos,y esta nueva herramienta ultrarrápida nos permitirá examinar la comunicación neuronal a un nivel al que no teníamos acceso antes ", dice Karolina Patrycja Skibicka, profesora asociada de neurociencia y fisiología en la Universidad de Gotemburgo.
"El nuevo hallazgo, que la comunicación basada en glutamato está regulada por la cantidad de glutamato liberada de las vesículas sinápticas, plantea la pregunta de qué sucede con esta regulación en enfermedades cerebrales que se cree que están relacionadas con el glutamato, por ejemplo, la epilepsia".
Más información sobre glutamato y ácido glutámico :
El glutamato, o ácido glutámico, se encuentra en las proteínas de los alimentos. Se encuentra naturalmente en la carne, en casi todas las verduras, y en el trigo y la soja. También se utiliza como aditivo alimentario para mejorar los sabores, por ejemplo enMSG o glutamato monosódico.
El glutamato es un aminoácido y una parte importante de nuestro cuerpo. También es un neurotransmisor que las células nerviosas utilizan para comunicarse y forma la base de algunas de las funciones básicas del cerebro, como la cognición, la memoria y el aprendizaje. También esimportante para el sistema inmunológico, la función del tracto gastrointestinal y para evitar que los microorganismos entren en el cuerpo.
Fuente: Agencia Sueca de Alimentos y Universidad Tecnológica de Chalmers
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Chalmers . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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