• Investigación del Centro de Estudios Moleculares de la Célula podría contribuir a la generación de futuras terapias.

• El equilibrio de las especies oxidantes sería fundamental para la utilización de calcio en las células, elemento necesario en todos los procesos del organismo.

La científica y Premio Nacional de Ciencias Naturales, Cecilia Hidalgo, junto a sus colaboradores, estudia cómo las células utilizan el calcio para realizar una gran variedad de procesos esenciales para su funcionamiento, y cómo un manejo anormal puede contribuir a originar ciertas enfermedades, entre ellas, las neurodegenerativas, tales como Alzheimer.

El hallazgo más importante obtenido en esta investigación,  establece que el nivel de oxidación celular determina la eficiencia de las células en el uso del calcio. Haciendo un aporte original, el estudio desarrollado por este grupo en el Centro de Estudios Moleculares de la Célula (CEMC) -centro FONDAP de la Facultad de Medicina, Universidad de Chile- , ha demostrado que las células deben poseer un cierto nivel de especies oxidantes para que ocurran aumentos de calcio en su interior, que se conocen como “señales de calcio”. Éstos se requieren prácticamente para todos los procesos que ocurren al interior del organismo.

Y es que el calcio, conocido a nivel científico como el “segundo mensajero universal”, es tan importante que un chispazo de éste en las células del corazón, permite que este órgano se contraiga en cada latido, y un chispazo en las células de un músculo permite que una orden del cerebro haga mover un brazo o una pierna, Sin embargo, cuando hay exceso, “se generan señales de calcio aberrantes, que al ser de mayor magnitud o durar más tiempo que las señales normales, terminan por matar a las células”, explica la directora del laboratorio dedicado a Transducción de Señales Mediadas por Calcio, del CEMC.

Equilibro en la oxidación

Por estas razones, la científica destaca que el aporte de su investigación ha sido demostrar la importancia de tener especies oxidantes a niveles controlados para generar las señales de calcio.

“Encontramos que las células que tienen un tono oxidante adecuado responden con señales de calcio apropiadas al ser estimuladas. En cambio, si el nivel de oxidantes es muy alto, que genera estrés oxidativo, las señales de calcio son excesivas y pueden matar a las células.  Por otra parte, si a las células se les agrega un exceso de antioxidante, las señales de calcio no ocurren y las células están como dormidas y no responden a los estímulos. Se sabe desde hace ya algunos años que las células requieren un cierto nivel de especies oxidantes, como el peróxido de hidrógeno, para funcionar. Y uno pensaría que esto muy dañino, pero resulta que nuestras células lo producen constantemente”, señala la Dra. Hidalgo.

Importancia del hallazgo

La investigación realizada en neuronas, estudia el efecto de especies oxidantes en la generación de señales de calcio en dichas células del cerebro, y constituye un eslabón importante para entender los mecanismos alterados. Al mismo tiempo, estos avances pueden permitir generar tratamientos para enfermedades tales como Alzheimer y Parkinson, donde se sabe que existen alteraciones importantes de estas señales además de estrés oxidativo. “Si se pudiera manejar en forma muy precisa las señales de calcio y el tono oxidativo de las neuronas, podría elaborarse una posible terapia”, señala la investigadora. Otra novedad, es que el hallazgo cuestiona el uso indiscriminado de antioxidantes, pues sabemos, según explica la doctora, que se requieren para la función celular normal.

“Sin embargo, todo es cuestión de equilibrio, pues la generación excesiva de especies oxidantes, como ocurre durante el envejecimiento y en algunas enfermedades como la diabetes y las patologías neurodegenerativas, finalmente produce muerte celular por estrés oxidativo. Por lo tanto, los antioxidantes deben usarse para reestablecer el equilibrio perdido, pero sin llegar a la eliminación completa de las especies oxidantes, pues niveles demasiado bajos no permiten que las células funcionen bien. En particular, nuestro trabajo señala que si uno elimina las especies oxidantes, las células no generan señales de calcio, con el consiguiente deterioro de su función”, comenta.

Investigación en ratas

Para llegar a estos resultados, el estudio se realizó en células aisladas de la región del hipocampo del cerebro de ratas, ya que el hipocampo es un centro esencial para la memoria y el aprendizaje. “Al hacer un cultivo de células de la región del hipocampo y exponerlo a agregados solubles del péptido beta amiloide, que actualmente se consideran como los candidatos más probables para producir la enfermedad de Alzheimer, encontramos que las células generan señales de calcio anormales, de larga duración, que a su vez producen defectos importantes en la función neuronal.  Pensamos que un desbalance en el calcio, que posiblemente se genere por el aumento del tono oxidativo que ocurre en esta patología, puede dar origen a la destrucción del cerebro por muerte neuronal, tal como se observa en los estados avanzados de la enfermedad de Alzheimer”, explica.

Los estudios de la Dra. Hidalgo se han complementado con avances de otras investigaciones, entre ellas, del laboratorio brasileño dirigido  por el Dr. Sergio Ferreira, quien trabaja en torno al Alzheimer y con el cual tienen una estrecha colaboración. Además, la científica colabora con el investigador chileno, el Dr. Tulio Núñez, estudiando cómo el exceso de hierro, que produce a su vez un exceso de especies oxidantes, afecta la generación de señales de calcio en neuronas.  En conjunto, han descubierto, una vez más, que lo importante es mantener un equilibrio, pues si bien un exceso de hierro genera señales de calcio dañinas, su eliminación impide la generación de las mismas, que como ya se ha mencionado, son esenciales para el normal funcionamiento neuronal.  Estos hallazgos revisten especial importancia en la enfermedad de Parkinson, donde se ha vinculado el exceso de hierro con la muerte neuronal que ocurre en una zona específica del cerebro, la substantia nigra.