Descubriendo el mecanismo para mejorar la energía cerebral

resumen: Los investigadores pudieron identificar un mecanismo clave para detectar cuándo el cerebro necesita un impulso de energía, que involucra a los astrocitos y la molécula de adenosina. Este descubrimiento puede conducir a nuevos tratamientos para mantener la salud del cerebro y la longevidad, especialmente para combatir el deterioro cognitivo y las enfermedades neurodegenerativas.

El estudio encontró que los astrocitos monitorean la actividad neuronal y activan vías que suministran energía al cerebro, asegurando una función cerebral eficiente. Este descubrimiento ofrece tratamientos potenciales para enfermedades como la enfermedad de Alzheimer.

Hechos clave:

  1. Los astrocitos desempeñan un papel fundamental en el suministro de energía a las neuronas durante actividades de alta demanda.
  2. La molécula de adenosina es esencial para la activación del metabolismo de la glucosa en los astrocitos.
  3. Deshabilitar este mecanismo de aumento de energía afecta la función cerebral, la memoria y el sueño.

fuente: Colegio Universitario de Londres

En un estudio realizado en ratones y células dirigido por científicos de la Universidad de Londres, se ha identificado un mecanismo clave que revela cuándo el cerebro necesita un impulso adicional de energía para respaldar su actividad.

Los científicos dicen que sus resultados, que fueron publicados en… naturalezaEste descubrimiento puede ayudarnos a desarrollar nuevos tratamientos para mantener la salud y la longevidad del cerebro, ya que otros estudios han encontrado que el metabolismo energético del cerebro puede verse alterado en una etapa avanzada de la vida y contribuir al deterioro cognitivo y al desarrollo de enfermedades neurodegenerativas.

La adenosina activa el metabolismo de la glucosa en los astrocitos y suministra energía a las neuronas para garantizar que la función sináptica (neurotransmisores que transmiten señales de comunicación entre las células) continúe a un ritmo rápido en condiciones de alta demanda de energía o bajo suministro de energía. Copyright: Noticias de neurociencia

El autor principal, el profesor Alexander Gorin (Neurociencia, Fisiología y Farmacología, University College London), dijo: «Nuestros cerebros están formados por miles de millones de neuronas, que trabajan juntas para coordinar muchas funciones y realizar tareas complejas como controlar el movimiento, aprender y formar recuerdos. Todos estos cálculos requieren mucha energía y requieren un suministro constante de nutrientes y oxígeno.

«Cuando nuestro cerebro está más activo, como cuando realizamos una tarea mentalmente extenuante, nuestro cerebro necesita un impulso inmediato de energía, pero no se comprenden completamente los mecanismos precisos que garantizan que las áreas activas del cerebro reciban energía metabólica localmente según sea necesario».

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Investigaciones anteriores han demostrado que muchas células cerebrales llamadas astrocitos desempeñan un papel al proporcionar a las neuronas del cerebro la energía que necesitan. Los astrocitos, que tienen forma de estrella, son un tipo de células gliales, que son células no neuronales que se encuentran en el sistema nervioso central.

Cuando las neuronas vecinas necesitan un aumento en el suministro de energía, los astrocitos intervienen rápidamente activando sus propias reservas de glucosa y metabolizándolas, lo que lleva a una mayor producción y liberación de lactato. El lactato complementa la reserva de energía fácilmente disponible para ser utilizada por las neuronas del cerebro.

El profesor Gorin explicó: «En nuestro estudio, descubrimos exactamente cómo los astrocitos pueden monitorear el uso de energía por parte de sus neuronas vecinas e iniciar este proceso que proporciona energía química adicional a las áreas congestionadas del cerebro».

En una serie de experimentos utilizando modelos de ratón y muestras de células, los investigadores identificaron un conjunto de receptores específicos en los astrocitos que pueden detectar y monitorear la actividad neuronal, estimulando una vía de señalización que involucra una molécula esencial llamada adenosina.

Los investigadores han descubierto que la vía de señalización metabólica que activa la adenosina en los astrocitos es la misma vía que recluta las reservas de energía en los músculos y el hígado, por ejemplo, cuando hacemos ejercicio.

La adenosina activa el metabolismo de la glucosa en los astrocitos y suministra energía a las neuronas para garantizar que la función sináptica (neurotransmisores que transmiten señales de comunicación entre las células) continúe a un ritmo rápido en condiciones de alta demanda de energía o bajo suministro de energía.

Los investigadores descubrieron que cuando desactivaban receptores clave de astrocitos en ratones, la actividad cerebral del animal era menos efectiva, incluyendo un deterioro significativo en el metabolismo cerebral, la memoria y alteraciones del sueño, demostrando así que la vía de señalización que identificaron es vital para procesos como el aprendizaje, la memoria. y dormir.

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El primer autor y coautor del estudio, el Dr. Shafiq Thiparambil, que comenzó el estudio en la Universidad de Londres antes de trasladarse a la Universidad de Lancaster, dijo: «La identificación de este mecanismo puede tener implicaciones más amplias, ya que puede ser una forma de tratar enfermedades cerebrales en las que la regulación de la energía cerebral está regulado a la baja, como la neurodegeneración y la demencia «.

El profesor Gorin añadió: “Sabemos que el equilibrio energético del cerebro se debilita progresivamente con la edad y este proceso se acelera durante el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer.

«Nuestro estudio identifica un objetivo atractivo y fácilmente tratable y una oportunidad terapéutica para recuperar energía cerebral con el fin de proteger la función cerebral, mantener la salud cognitiva y promover la longevidad del cerebro».

Financiación: Los investigadores recibieron el apoyo de la Fundación Wellcome y en el estudio participaron científicos de la Universidad de Londres, la Universidad de Lancaster, el Imperial College de Londres, el King’s College de Londres, la Universidad Queen Mary de Londres, la Universidad de Bristol, la Universidad de Warwick y la Universidad de Colorado. .

Acerca de esta noticia de investigación en neurociencia

autor: Chris Lynn
fuente: Colegio Universitario de Londres
comunicación: Chris Lane – UCL
imagen: Imagen tomada de Neuroscience News

Búsqueda original: Acceso abierto.
«La señalización de adenosina a los astrocitos coordina el metabolismo y la función del cerebro“Por Alexander Gorin et al. naturaleza


un resumen

La señalización de adenosina a los astrocitos coordina el metabolismo y la función del cerebro

Los cálculos que realiza el cerebro con miles de millones de neuronas dependen de un suministro suficiente y continuo de nutrientes y oxígeno.

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Los astrocitos, los omnipresentes vecinos de la neuroglia y la glía, controlan la absorción y el metabolismo de la glucosa en el cerebro, pero no se comprenden completamente los mecanismos precisos de enlace metabólico entre las neuronas y los astrocitos que garantizan el apoyo bajo demanda de las necesidades de energía neuronal.

Aquí mostramos, utilizando modelos animales experimentales in vitro e in vivo, que la activación metabólica de los astrocitos dependiente de la actividad neuronal está mediada por el neuromodulador adenosina que actúa sobre los receptores A2B de los astrocitos. La estimulación del receptor A2B recluta la proteína quinasa adenosina 3′,5′-monofosfato cíclica clásica.

Una vía de señalización que conduce a una rápida activación del metabolismo de la glucosa en los astrocitos y a la liberación de lactato, que complementa la fuente de energía extracelular fácilmente disponible.

Los modelos experimentales de ratón que implican la eliminación condicional del gen que codifica el receptor A2B en los astrocitos han demostrado que la señalización metabólica mediada por adenosina es esencial para mantener la función sináptica, especialmente en condiciones de alta demanda de energía o bajo suministro de energía.

La inactivación de la expresión de los receptores A2B en los astrocitos dio lugar a una importante reprogramación del metabolismo energético del cerebro, impidiendo la plasticidad sináptica en el hipocampo y perjudicando significativamente la memoria de reconocimiento y alterando el sueño.

Estos datos identifican el receptor de adenosina A2B como un sensor de actividad neuronal de los astrocitos y muestran que la señalización de AMPc en los astrocitos ajusta el metabolismo energético del cerebro para respaldar sus funciones básicas, como el sueño y la memoria.

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