Las conexiones aún son oscuras, pero la creciente evidencia apunta a un vínculo entre las infecciones, el sistema inmunitario y las enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, la ELA y el Parkinson.
Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Duke ha demostrado que la infección con bacterias patógenas vivas causa neurodegeneración en el gusano C. elegans. Los gusanos infectados muestran una serie de cambios que son características de la neurodegeneración en humanos de edad avanzada y pacientes con enfermedades como el Alzheimerenfermedad.
El estudio aparece impreso el 4 de diciembre de 2015 en el Revista de Química Biológica, dando una gran sorpresa: los animales infértiles parecen estar protegidos de la neurodegeneración.
"En los gusanos, puede haber algún tipo de señal de las células sexuales o la línea germinal que juega un papel en la neurodegeneración inducida por la infección", dijo Alejandro Aballay, Ph.D., autor principal del estudio y profesor asociado de genética molecular y microbiologíaen la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke.
"Eso fue definitivamente inesperado, aunque sabemos que la infertilidad libera energía que se habría gastado en producir la línea germinal y la dirige hacia la reparación de tejidos y otro mantenimiento", dijo Aballay. "Será interesante descubrir cómo responde la respuesta alos patógenos encajan en este esquema "
En los últimos años, los investigadores han comenzado a notar una relación problemática entre los patógenos y la neurodegeneración. Múltiples estudios han demostrado que los pacientes que viven con infecciones crónicas son particularmente susceptibles a las enfermedades neurodegenerativas. Lo que parece suceder es que los microbios infectan a un paciente y alertan al sistema inmunitarioy desencadenar la inflamación, que destruye progresivamente las neuronas. Este efecto secundario no deseado no beneficia al microorganismo, y ciertamente no beneficia al huésped.
Debido a que es tan difícil estudiar este proceso en humanos, el laboratorio de Aballay recurrió al gusano nematodo, C. elegans, como modelo. Este gusano transparente de 1 milímetro tiene un sistema nervioso mucho más simple, que consta de solo 302 neuronas querepresentan la mayoría de los tipos de neuronas en el cerebro de los mamíferos. También tiene un sistema inmunitario rudimentario.
En el laboratorio, estos gusanos habitualmente habitan en placas de Petri cubiertas en un césped de bacterias E. coli, que los animales pastan todo el día. Para infectar a los gusanos, Aballay y sus colegas simplemente reemplazaron la comida típica del gusano con el patógeno bacteriano común Pseudomonasaeruginosa. También etiquetaron las neuronas de los animales con una etiqueta fluorescente para que los investigadores pudieran visualizar cualquier cambio neurodegenerativo asociado con la infección.
Los investigadores presenciaron una serie de cambios neuronales que son características de la neurodegeneración. Por ejemplo, vieron neuronas con cuentas, células nerviosas con pequeñas excrecencias redondas que dan la apariencia de cuentas. También encontraron áreas donde las neuronas, que normalmente son rectas comouna flecha, eran ramificadas u onduladas.
"Las neuronas están diseñadas para actuar como una supercarretera directa que envía señales de una célula a otra", dijo Aballay. "Estas neuronas onduladas son más como una ruta de montaña, donde las cosas van muy lentamente e ineficientemente porque gira y se curva".
En los humanos, estos cambios estarían acompañados de defectos de comportamiento, quizás haciendo más difícil recordar un nombre o dónde pones las llaves del auto. En los gusanos, los investigadores descubrieron que estos cambios neuronales también tenían consecuencias funcionales. Normalmente, los animales tendríanpoder sentir y moverse hacia su tratamiento favorito, la sal, pero cuando sus neuronas se vieron afectadas, también lo fue su capacidad de responder al estímulo.
Luego, los investigadores querían determinar si había algún gen que pudiera proteger contra la infección y la neurodegeneración en los gusanos. Mutaron cientos de gusanos, los infectaron con el mismo patógeno que antes y luego buscaron si alguno era resistente a la infección.inducida por la neurodegeneración. Los investigadores encontraron un candidato particularmente prometedor, que contenía una mutación en un gen llamado mes-1. Curiosamente, todos los gusanos con esta mutación carecían de las células sexuales necesarias para producir descendencia.
En estudios genéticos adicionales, Aballay y sus colegas descubrieron que se requería otro gen llamado DAF-16 para la resistencia a la neurodegeneración en estos animales mutantes. Se sabe que su equivalente humano, un gen llamado FOXO6, funciona en la intersección de las vías que controlan la inmunidad, longevidad y respuestas al estrés.
"En el futuro, planeamos centrarnos más en lo que está sucediendo a nivel de la neurona, para comprender cómo la neurona detecta moléculas patógenas o señales inflamatorias, y cómo detectar esas señales en última instancia desencadena la neurodegeneración", dijo Aballay.
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Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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