Investigadores de la Universidad de California en San Francisco han descubierto un mecanismo biológico que puede explicar por qué el ejercicio agudiza el pensamiento y la memoria. Su investigación muestra que el ejercicio fortalece el sistema inmunológico del cerebro y ayuda a protegerlo de los peligros asociados con el envejecimiento.
A medida que las personas envejecen, la barrera hematoencefálica se daña más. Esta red de vasos sanguíneos suele proteger al cerebro de sustancias nocivas que circulan en la sangre. Sin embargo, con el tiempo, puede tener fugas, lo que permite que compuestos dañinos entren en las células cerebrales. El resultado es la inflamación, que se asocia con el deterioro cognitivo y se observa a menudo en enfermedades como la enfermedad de Alzheimer.
Hace unos años, un equipo de investigación descubrió que los ratones que hacían ejercicio producían niveles más altos de una enzima llamada GPLD1 en sus hígados. GPLD1 parecía regenerar el cerebro, pero había un misterio. La enzima en sí no puede llegar al cerebro, lo que deja a los científicos inseguros de cómo proporciona sus beneficios cognitivos.
Una nueva investigación proporciona una respuesta.
Cómo GPLD1 reduce la inflamación cerebral
Los científicos descubrieron que GPLD1 activa otra proteína conocida como TNAP. A medida que los ratones crecen, TNAP se acumula en las células que forman la barrera hematoencefálica. Esta acumulación debilita la barrera y aumenta las fugas. Cuando los ratones hacen ejercicio, sus hígados liberan GPLD1 en la sangre. La enzima viaja a los vasos sanguíneos que rodean el cerebro y elimina la TNAP de la superficie de esas células, lo que ayuda a restaurar la integridad de la barrera.
«Este descubrimiento muestra cuán importante es el cuerpo para comprender cómo el cerebro disminuye con la edad», dijo Saúl Villeda, PhD, director del Instituto de Investigación del Envejecimiento Bakar de la UCSF.
Villeda es el autor principal del artículo, publicado en la revista una celda el 18 de febrero.
Identificación del papel de TNAP en el deterioro cognitivo
Para descubrir cómo GPLD1 ejerce sus efectos, el equipo se centró en qué hace mejor la enzima. GPLD1 escinde ciertas proteínas en la superficie celular. Los investigadores investigaron las células que contienen proteínas que pueden ser atacadas y sospecharon que algunas de estas proteínas pueden acumularse a medida que una persona envejece.
Las células de la barrera hematoencefálica se destacaron porque tenían varios objetivos potenciales para GPLD1. Cuando los científicos probaron estas proteínas en el laboratorio, GPLD1 solo procesó una: TNAP.
Otros ensayos han confirmado la importancia de TNAP. Los ratones jóvenes modificados genéticamente para producir un exceso de TNAP en la barrera hematoencefálica mostraron problemas cognitivos y de memoria similares a los observados en animales más viejos.
Cuando los investigadores redujeron los niveles de TNAP en ratones de 2 años (el equivalente a 70 años humanos), la barrera hematoencefálica se redujo significativamente, la inflamación se redujo y los animales obtuvieron mejores resultados en las pruebas de memoria.
«Pudimos utilizar este mecanismo en una etapa muy avanzada de la vida, en ratones, y todavía funciona», dijo Gregor Bieri, PhD, becario postdoctoral en el laboratorio de Villeda y primer autor del estudio.
Implicaciones para el Alzheimer y el envejecimiento cerebral
Las investigaciones sugieren que el desarrollo de fármacos capaces de reducir proteínas como la TNAP puede proporcionar una nueva estrategia para restaurar la barrera hematoencefálica, incluso después de que haya sido debilitada por el envejecimiento.
«Estamos descubriendo biología que la investigación sobre el Alzheimer ha pasado por alto en gran medida», afirmó Villeda. «Puede abrir nuevas oportunidades terapéuticas más allá de los enfoques convencionales que se dirigen casi exclusivamente al cerebro».
Autores: Los otros autores de UCSF son Karishma Pratt, PhD; Yasuhiro Fuseya, MD, PhD; Turan Aghayev, MD; Juliana Suchárov; Alana Horowitz, PhD; Ámbar Philp, doctorado; Karla Fonseca-Valencia, licenciatura; Rebeca Chu; Mason Phan; Laura Remesal, PhD; Andrew Yang, doctorado; y Kaitlin Casaletto, PhD. Para todos los autores, consulte el artículo.
Financiamiento: El estudio fue financiado en parte por los Institutos Nacionales de Salud (AG081038, AG086042, AG082414, AG077770, AG067740, P30 DK063720); Fundación Simons; Fundación de la Familia Bakar; Fondo para curar el Alzheimer; Fundación Hillbloom; Fundación Glenn; JSP; Beca postdoctoral de la Sociedad Japonesa de Bioquímica; Fundación Esclerosis Múltiple; Fronteras en la Investigación Médica; Asociación Estadounidense para la Investigación del Envejecimiento; Fundación Nacional de Ciencias; Centro de Investigación sobre el Envejecimiento de Bakar; Marc y Lynne Benioff.
