Científicos identifican el gen asociado a la regeneración nerviosa

Un gen asociado con la regeneración de células nerviosas dañadas ha sido identificado por  un equipo de investigadores liderado por Melissa Rolls de la Universidad Penn State.

El equipo ha encontrado que una mutación en un único gen puede apagar completamente el proceso por el cual los axones -las partes de la célula nerviosa que son responsables de enviar señales a otras células- vuelven a crecer después de haber sido cortados o dañados.

“Tenemos la esperanza de que este descubrimiento abra la puerta a una nueva investigación relacionada con la médula espinal y otros trastornos neurológicos en los seres humanos”, dijo  Rolls, quien es co-autora de un artículo publicado online en la revista Cell Reports .

“Los axones, que forman haces largos que se extienden  fuera de las células del nervio, en teoría, sobreviven durante toda la vida de un animal. Para ello,  las células nerviosas han de ser flexibles y, en caso de lesión o simple desgaste, en ocasiones se puede reparar el daño por el crecimiento de axones nuevos “, explicó la profesora Rolls.

Estudios previos habían sugerido que el hecho de que los microtúbulos intracelulares -las “autopistas” dónde los bloques de construcción básicos son transportados-  tengan que ser reconstruidos era un paso importante en este tipo de reparación.

“En muchos sentidos, esta idea tiene sentido: para hacer crecer una nueva parte de un nervio, las materias primas son necesarias, y los microtúbulos se necesitan  para llevar los nuevos materiales al sitio de crecimiento”, asevera Rolls .

El equipo por lo tanto, comenzó a investigar el papel de las proteínas de remodelación de los microtúbulos en la regeneración axonal después de una lesión. En particular, se concentraron en un conjunto de proteínas que separan los microtúbulos en trozos pequeños. De este conjunto, una proteína llamada espastina se ha convertido en un jugador clave en la regeneración del axón.

“El hecho de que la proteína espastina juegue un papel crítico en la regeneración es particularmente interesante porque, en los seres humanos, está codificada por un gen llamado SPG4″, prosigue  Rolls. ”Cuando una copia de este gen se altera, las personas afectadas desarrollan paraplejía espástica hereditaria (HSP), que se caracteriza por la progresiva debilidad de los miembros inferiores y la espasticidad a medida que los axones motores en la médula espinal se degeneran. Por lo tanto, la identificación de una nueva función neuronal para la espastina nos puede ayudar a entender esta enfermedad “.

Para estudiar el papel de la espastina, el equipo optó por la mosca de la fruta como organismo modelo.

“A nivel molecular, muchos de los procesos asociados con el crecimiento de las células nerviosas y la regeneración son los mismos en seres humanos y en moscas de la fruta. Y, como el resto de animales, incluyendo a los seres humanos, las moscas de la fruta tienen dos copias de cada gen -uno de cada padre- y combinaciones tan diferentes de cada gen puede dar lugar a diferentes rasgos observables”.

Los miembros del equipo criaron tres grupos genéticamente distintos de moscas de la fruta en el laboratorio para observar cómo las diferentes combinaciones de genes espastina podrían afectar al comportamiento de las células nerviosas después de una lesión. El primer grupo de moscas tenían dos copias normales del gen, y el segundo tenía una copia normal y una copia mutada, mientras que la tercera tenía dos copias mutadas. Luego, en los tres grupos, los científicos cortaron los axones de las neuronas de las moscas y observaron el proceso de regeneración.

“En moscas de la fruta con dos copias normales del gen, se observó que los axones cortados se reensamblaban. Este proceso se supone que tendrá lugar si la mosca ha de sanar de traumas nerviosos generados a lo largo de una vida, como por ejemplo fruto del desgaste. Pero, curiosamente, en los otros dos grupos – moscas de la fruta con uno o dos genes anormales de espastina – simplemente no había rebrote, lo que indica que  es un problema dominante”.

Los científicos también encontraron que una alteración genética en la espastina afectaba sólo a cómo los axones volvían a crecer después de haber sido cortados. Es decir, el gen no parece jugar un papel en la etapa de desarrollo cuando los axones se habrían reunido por primera vez. Además, los investigadores encontraron que, mientras que el gen afectaba a los axones de las moscas, sus dendritas -la parte de la neurona que recibe información de otras células y del resto del mundo- continuaban funcionando normalmente y se reparaban.

“Ahora que sabemos que la espastina juega un papel importante en la regeneración del axón y también que este es un gen dominante, hemos abierto un camino posible hacia el estudio de las enfermedades humanas relacionadas con el deterioro de las células nerviosas”, dijo Rolls. ”De hecho, nuestro siguiente paso es investigar la relación entre la paraplejía espástica hereditaria (HSP) y la regeneración axonal.”

“El gen  SPG4 que codifica la espastina en humanos es sólo uno de los genes de enfermedades asociadas con HSP, por lo que ahora se están probando si otros genes de enfermedades también juegan un papel en la regeneración de las células nerviosas”.

Autor: Enrico De Lazaro

Enlace original: Scientists identify gene required for nerve regeneration