• El Proyecto Fondecyt Regular es liderado por la Dra. Cecilia Hidalgo, Premio Nacional de Ciencias Naturales y académica de la U. de Chile.
• Investigación ayudará a entender cómo se produce el Alzheimer

Uno de los elementos químicos imprescindibles para el ser humano es el calcio que junto con mantener la estructura de dientes y huesos, en su estado iónico activa procesos celulares prioritarios para la vida como, por ejemplo, la contracción del músculo cardiaco y esquelético sin los cuales sería imposible que el corazón latiera o que efectuáramos movimientos.

Este ion multifacético también interviene en la comunicación entre neuronas permitiendo la plasticidad del cerebro, la cual está vinculada con la memoria y el aprendizaje, y que requiere de aumentos transitorios en la concentración intracelular de calcio, conocidos como “señales de calcio”. La doctora Cecilia Hidalgo, Premio Nacional de Ciencias Naturales y académica del Instituto de Ciencias Biomédicas de la U. de Chile, decidió investigar un modelo para determinar la participación de ciertas señales específicas del ion en la adquisición de la memoria perdurable, que se ve comprometida en enfermedades neurodegenerativas como Alzheimer y Parkinson.

Gracias a un proyecto Fondecyt Regular, que se extenderá por cuatro años, la doctora Hidalgo y su equipo se abocarán a estimular eléctricamente rebanadas de tejido aisladas de una parte del cerebro de las ratas, el hipocampo, zona crucial para la formación de la memoria. Según se ha estudiado, cuando se aplican estímulos eléctricos de alta frecuencia en esta área, la respuesta post-sináptica aumenta permaneciendo en esa condición por horas, fenómeno denominado LTP (Long Term Potentiation).

“Se ha determinado que para que esto ocurra deben generarse cambios estructurales en las neuronas estimuladas, que involucran la formación de nuevas espinas dendríticas y la elongación de las ya existentes. Estos cambios morfológicos revisten gran importancia, pues las espinas participan en las sinapsis que permiten el intercambio de información entre las neuronas. Si hiciéramos una comparación podríamos señalar que cuando una persona recuerda un evento generalmente se debe a que el estímulo recibido fue muy intenso, generándole modificaciones cerebrales que pueden hacer que lo memorice por días, meses o durante toda su vida”, explica la Dra. Hidalgo.

Ahora bien, aunque se sabe que el ion participa en esta plasticidad no se conocen todos los mecanismos específicos que generan señales de calcio. De hecho, las neuronas del hipocampo poseen en el retículo endoplásmico, organelo intracelular que almacena calcio, un tipo particular de canales de calcio llamados receptores de ryanodina, que permiten la liberación del ion almacenado en respuesta a diversos estímulos. “De acuerdo a un estudio reciente que realizamos en nuestro laboratorio, al inhibir la liberación de calcio mediada por los receptores de ryanodina, encontramos que las neuronas eran incapaces de formar nuevas espinas, lo que es esencial para el desarrollo de los procesos plásticos destinados a adquirir memoria”, plantea la académica.

Por eso la Dra. Hidalgo estudiará las proteínas clave para generar señales de calcio que se sintetizan en repuesta a la estimulación eléctrica. “Con estudios bioquímicos veremos cuáles de ellas cambiaron o no lo hicieron”, apunta.

En tanto, la investigadora explica que en el caso del Alzheimer hay ciertos compuestos tóxicos, denominados oligómeros solubles del péptido beta amiloide, que dañan la sinapsis. Se piensa que debido a ello los pacientes no aprenden, ya que pierden la capacidad de recordar. “En otras palabras, impiden el fenómeno de plasticidad sináptica que subyace a la formación de memorias en el hipocampo. Al respecto, nuestro grupo encontró que estos oligómeros imposibilitan los cambios morfológicos de las espinas dendríticas que requieren de señales de calcio producidas por los receptores de ryanodina. Esto podría contribuir a la patología de Alzheimer”, plantea.

Antioxidantes
Además, la doctora Hidalgo está trabajando en otro frente: el estrés oxidativo. Quiere saber cómo incide este factor en la actividad y expresión de proteínas que son esenciales para generar señales de calcio, incluidos los receptores de ryanodina. Como es sabido, la edad disminuye la capacidad que tiene el organismo para defenderse de la oxidación lo que, finalmente, puede llevar a la muerte celular.

“El calcio funciona bien cuando es liberado en su justa medida, si es muy poco, el sujeto no tendrá la capacidad para memorizar y si en cambio es exagerado, sus neuronas terminarán muertas. Nuestra hipótesis es que el estrés oxidativo que ocurre durante el envejecimiento aumenta la actividad de los receptores de ryanodina, lo que produce señales exageradas de calcio que de no ser compensadas pueden llevar al deterioro y la muerte neuronal. Este proceso podría estar exacerbado en las patologías neurodegenerativas asociadas al envejecimiento, como la enfermedad de Alzheimer”, dice.

Para conocer el rol que juegan los antioxidantes en la actividad de los canales de calcio, la académica trabajará analizando qué pasa con las rebanadas del hipocampo de ratas cuando se estimulan tras ser expuestas a moléculas que debieran retardar la oxidación. “Estamos haciéndonos muchas preguntas importantes, esperamos colaborar en el avance de la ciencia y así contribuir a sentar las bases para terapias futuras”, acota.