La enfermedad de Huntington (EH) es un trastorno neurológico raro, incapacitante e insidioso que suele manifestarse entre los 30 y los 40 años de edad, y provoca la muerte antes de los 60. Está causada por alteraciones en el gen Htt, que codifica a la proteína denominada huntingtina y, en Europa, donde es más frecuente, afecta entre cinco y diez personas de cada cien mil, causando la destrucción de las neuronas que producen el ácido gamma-aminobutírico (GABA). El análisis por imágenes del cerebro de pacientes con EH indica que la muerte de esas células –las neuronas gabaérgicas– se intensifica al comienzo de la etapa adulta y progresa durante casi una década hasta que aparecen los primeros síntomas: pérdida del control de los movimientos, deterioros en la cognición y alteraciones del comportamiento, tales como trastornos depresivos. La enfermedad fue descrita en forma detallada en 1872 por el médico estadounidense George Huntington (1850-1916). Ahora, un siglo y medio después, científicos del Instituto de Química de la Universidad de São Paulo (IQ-USP) han contribuido para comprender por qué es tan devastadora: desde su nacimiento, las personas con EH podrían disponer de una menor cantidad de neuronas gabaérgicas, precisamente las que se destruyen a un ritmo acelerado.
La sospecha de que podría haber menos de esas neuronas en el cerebro de quienes padecen EH surge de experimentos que llevó a cabo con células de roedores y de humanos el equipo de Alexander Henning Ulrich, del IQ-USP. Desde hace casi 15 años, el bioquímico radicado en Brasil y sus colaboradores estudian los fenómenos químicos y biológicos que transforman las células inmaduras y versátiles de los embriones en las células especializadas del individuo adulto. Las pruebas se realizan con células embrionarias de roedores, que se comportan de manera similar a las humanas, o bien con células humanas tratadas químicamente para que funcionen como si fueran de embriones. Los investigadores las cultivan en pequeños frascos que contienen nutrientes para mantenerlas vivas y agregan o eliminan compuestos que pueden afectar el destino celular. Así, tratan de saber cuándo y cómo actúan los compuestos para que el organismo se desarrolle en forma sana.
Mediante el uso de esa estrategia, Ulrich y la bióloga Talita Glaser hallaron indicios de que las células embrionarias con las alteraciones genéticas típicas del Huntington no siempre pasan por los estadios de maduración que generan las neuronas gabaérgicas. Los resultados, que fueron presentados el 29 de abril en la revista Molecular Psychiatry, refuerzan un concepto reciente en la neurología: la proteína producida a partir de versiones alteradas del gen de la huntingtina interfiere en el desarrollo del cerebro desde un principio, y no tan solo en la etapa adulta, tal como se creía. “Este descubrimiento tiene una consecuencia”, dice Glaser, quien realiza una investigación posdoctoral en el laboratorio de Ulrich. “En caso de que se encuentre algún tratamiento capaz de retrasar el progreso de la enfermedad, el mismo solo producirá el efecto deseado si se lo administra muy precozmente”. Las terapias actuales solamente mitigan los síntomas.
“La importancia de este trabajo radica en que apunta que la formación de esas neuronas ya está alterada en la fase embrionaria y estipula el mecanismo por el cual se produce”, comenta el neurólogo Raphael Machado de Castilhos, del Hospital de Clínicas de Porto Alegre (HCPA), vinculado a la Universidad Federal de Rio Grande do Sul (UFRGS). Él y sus colaboradores tratan pacientes con EH y creen que la enfermedad podría ser menos frecuente en Rio Grande do Sul que en Europa. No hay datos para el resto de Brasil. “No me sorprende que la producción de esas neuronas pueda ser diferente en los individuos con la enfermedad”, dice.
En los seres humanos, las neuronas comienzan a formarse aproximadamente en la cuarta semana de gestación, cuando el embrión mide unos pocos milímetros de largo. Para simular los fenómenos que ocurren en esa fase, Glaser aisló células madre de embriones de ratones, capaces de originar distintos tejidos del cuerpo, y las estimuló para que se multipliquen. A medida que se dividen en el cultivo, las mismas dan origen a una especie de embriones en miniatura y se estacionan en la etapa de precursores neurales, cuando todavía conservan la capacidad de multiplicarse, pero solo pueden generar neuronas y otras células del sistema nerviosos (astrocitos, oligodendrocitos y microglías). Luego, la investigadora indujo a los precursores neurales para que se transformen en neuronas y registró lo que ocurría.
Los precursores neurales solo se convertían en neuronas cuando se producían ciertos episodios de aumento en la concentración de iones de calcio en su interior. Sin embargo, se necesitaron oscilaciones con un perfil muy específico para transformar a los precursores neurales en neuronas gabaérgicas: secuencias de cuatro o cinco picos de elevación que se repetían alrededor de 30 veces por hora. En cada una de ellas, el nivel de iones se triplicó y se mantenía elevado durante 15 segundos. Ese patrón de oscilación activó el gen ASCL1 en forma prolongada, lo que a su vez, despertó a otros genes que definen el destino de la célula. “Este esquema instruyó a las células madre para transformarse en neuronas gabaérgicas”, relata Ulrich.
Restaba descubrir qué era lo que controlaba las fluctuaciones del calcio. Este ion se encuentra en concentraciones miles de veces más elevadas fuera de la célula que en su interior y su incremento en el medio intracelular depende de la acción de proteínas que generan canales en la membrana o abren los depósitos internos de la célula. Entre las centenas de moléculas que pueden desempeñar esas funciones, el equipo científico de la USP constató que la acción de dos de ellas –la VGCC-L del primer grupo, y la P2Y2 del segundo– era importante para la formación de las neuronas gabaérgicas.
Entonces, Glaser y Ulrich decidieron investigar cómo sería la producción de esas neuronas durante el desarrollo embrionario. Mediante el uso de células de pacientes tratadas para que se comporten como las de embriones, la bióloga las estimuló a transformarse en neuronas. No funcionó. No se registraron picos de liberación de calcio ni surgieron neuronas gabaérgicas. “La alteración de la huntingtina obstaculiza de algún modo el funcionamiento del receptor P2Y2”, relata la investigadora.
“Ahora sabemos que es posible utilizar ese mecanismo para seleccionar fármacos con potencial para aliviar o moderar la evolución de la enfermedad de Huntington”, dice el neurólogo portugués Rodrigo Cunha, de la Universidad de Coímbra, experto en enfermedades neurodegenerativas. “No es la cura ni la comprensión total de la enfermedad, pero es un paso adelante que puede contribuir ese objetivo”.
Proyecto
Receptores de purinas y cininas como objetivos de estudio e intervención terapéutica en las enfermedades neurológicas (nº 18/07366-4); Modalidad Proyecto Temático; Investigador responsable Alexander Henning Ulrich (USP); Inversión R$ 5.250.547,27
Artículo científico
GLASER, T. et al. ATP and spontaneous calcium oscillations control neural stem cell fate determination in Huntington’s disease: A novel approach for cell clock research. Molecular Psychiatry. 29 abr. 2020.
