Los investigadores han aprendido que las necesidades metabólicas de las células no son uniformes en todo el cerebro. "Eliminando" una enzima que regula las mitocondrias, las plantas de energía en miniatura de las células, bloquea específicamente el desarrollo del cerebelo del ratón más que el resto del cerebro.
Los resultados están programados para su publicación en Avances científicos .
"Este hallazgo será tremendamente útil para comprender los mecanismos moleculares subyacentes a los trastornos del desarrollo, las enfermedades degenerativas e incluso el cáncer en el cerebelo", dice el autor principal, Cheng-Kui Qu, MD, PhD, profesor de pediatría en la Facultad de Medicina de la Universidad de Emory, Winship Cancer Institute y Aflac Cancer and Blood Disorders Center, Children's Healthcare of Atlanta.
Durante mucho tiempo se pensó que el cerebelo o "pequeño cerebro" estaba involucrado principalmente en el equilibrio y las funciones motoras complejas. Investigaciones más recientes sugieren que es importante para la toma de decisiones y las emociones. En los humanos, el cerebelo crece más que el resto del cerebro enel primer año de vida y su desarrollo no se completa hasta alrededor de los 8 años. El tumor cerebral maligno más común en niños, el meduloblastoma, surge en el cerebelo.
Qu y sus colegas han estado estudiando una enzima, PTPMT1, que controla el influjo de piruvato, una fuente de energía derivada de los carbohidratos, en las mitocondrias. Describen el piruvato como "el combustible maestro" para el desarrollo cerebeloso postnatal.
Las células pueden obtener energía al descomponer el azúcar de manera eficiente, a través de las mitocondrias, o de manera más derrochadora en un proceso llamado glucólisis. La eliminación de PTPMT1 proporciona información sobre qué células son más sensibles a los problemas con el metabolismo mitocondrial. Una variedad de enfermedades mitocondriales afectan diferentes partes delcuerpo, pero el cerebro es especialmente codicioso por el azúcar; en realidad nunca se apaga metabólicamente. Cuando alguien está en reposo, el cerebro usa una cuarta parte del azúcar en la sangre del cuerpo, a pesar de ocupar solo el 2 por ciento del peso corporal en un adulto.
Los investigadores crearon ratones que tienen el gen PTPMT1 eliminado en las células neurales, excluyendo las células no neuronales en el cerebro y en el resto del cuerpo. Crearon otros ratones con el gen PTPMT1 eliminado solo en cerebros adultos, o enpartes específicas del cerebelo.
El equipo de Qu se sorprendió al descubrir que el piruvato es crítico para las células madre / precursoras neurales, a pesar de que no se están dividiendo rápidamente y fueron los defectos en estas células los que causaron un bloqueo completo en el desarrollo cerebeloso en ratones con PTPMT1 eliminado En contraste, rápidamenteLas células granulares en proliferación, un tipo de célula distintivamente pequeño que se encuentra en el cerebelo, no se ven tan afectadas por la eliminación. Las células granulares representan más del 80 por ciento de las células del cerebro completo, aunque el cerebelo es una pequeña parte del cerebrovolumen.
La distinción "representa un cambio de paradigma en nuestra comprensión de la regulación metabólica de varios tipos de células en el cerebelo en desarrollo", dice Qu.
Parece que las células madre / precursoras neurales dependen más del metabolismo mitocondrial eficiente de la glucosa que los progenitores y las células maduras, dice.
La investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales DK092722 y el Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre HL130995.
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Materiales proporcionado por Ciencias de la salud de Emory . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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