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El Centro de Estudios Científicos (CECs) es una corporación de derecho privado, sin fines de lucro, dedicada al desarrollo, fomento y difusión de la investigación científica. El CECs fue fundado en 1984 como el Centro de Estudios Científicos de Santiago, y ha sido dirigido desde entonces por el físico Claudio Bunster.

 


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EL MISTERIO DE LA ENERGÍA CEREBRAL Y EL SACRIFICIO DE LOS ASTROCITOS

 

Durante décadas, generaciones de investigadores se han encontrado con la paradoja de la glicólisis aeróbica tras la actividad neuronal, proceso que implicaría producir energía de manera menos eficiente de la que efectivamente se requiere. En los últimos años, el Laboratorio de Biología del CECs se ha centrado en examinar éste proceso y comprender cómo las células cerebrales logran mantener su nivel energético durante los grandes cambios de demanda que les caracteriza. Es así como se logra dar con un avance importante en esta línea de investigación, el que fue comunicado en el Proceedings of the National Academy of Sciences of USA, esto es la identificación de un mecanismo molecular que permite a las neuronas obtener oxígeno inhibiendo la respiración de sus vecinos los astrocitos.

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Los astrocitos, células que en el cerebro humano son más abundantes que las neuronas, realizan la doble tarea de generar y distribuir bloques de energía para las neuronas, un proceso conocido como acoplamiento neurometabólico. Uno de los misterios que ha persistido por décadas, es que a pesar de que la actividad neuronal demanda mucha energía, esta actividad es acompañada de la oxidación parcial de glucosa a lactato, en vez de la oxidación completa a CO2. Dado que el oxígeno no falta y que la oxidación total generaría 15 veces más energía que la oxidación parcial, este fenómeno denominado glicólisis aeróbica, es una paradoja.

 

Usando técnicas de imágenes fluorescentes avanzadas, los investigadores descubrieron que las neuronas ordenan a los astrocitos que enciendan su glicólisis aeróbica y al mismo tiempo apaguen su respiración mitocondrial, un recurso parecido al que usan algunas células tumorales y levaduras: el efecto Crabtree. La glicólisis aeróbica en el cerebro se puede entender entonces como una estrategia para redistribuir oxígeno hacia donde más se necesita.

 

El trabajo destaca el papel emergente de los astrocitos en la función cerebral, ampliando el concepto de acoplamiento neurometabólico al mostrar que los astrocitos no sólo entregan a las neuronas glucosa y lactato, sino también oxígeno, asegurando así el procesamiento de la información. El nuevo mecanismo permite, además, interpretar las observaciones del grupo de Marcus Raichle sobre la glicólisis aeróbica en humanos. A medida que envejecemos, nuestro cerebro pierde su capacidad de encender la glicólisis aeróbica, proceso análogo al observado en las primeras etapas de la enfermedad de Alzheimer y en otras enfermedades neurodegenerativas.

 

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Ignacio Fernández, investigador del Laboratorio de Biología del CECs y autor principal del estudio, se adjudicó recientemente la prestigiosa beca EMBO (European Molecular Biology Organization), la que le permitirá continuar sus estudios de postdoctorado en Francia.

 

 

 

Ref.: Aerobic glycolysis controls glial respiration. Ignacio Fernández-Moncada, Iván Ruminot, Daniel Robles-Maldonado, Karin Alegría, Joachim W. Deitmer, L. Felipe Barros Proceedings of the National Academy of Sciences Feb 2018, 115 (7) 1623-1628; DOI: 10.1073/pnas.1716469115