MADRID, 24 Nov. (EUROPA PRESS) -
Un nuevo estudio revela cómo una enzima específica dentro de las sinapsis permite que las neuronas se comuniquen mejor, potenciando la memoria, el aprendizaje y la sensación de dolor. Este hallazgo podría abrir la puerta a terapias más seguras y efectivas para el dolor crónico.
CÓMO LA QUINASA VLK ACTÚA DENTRO DE LAS SINAPSIS
Investigadores del Centro de Estudios Avanzados del Dolor (CAPS) de la Universidad de Texas en Dallas (Estados Unidos) han realizado un descubrimiento fundamental sobre un mecanismo clave que permite que las conexiones del sistema nervioso se fortalezcan. La publicación está disponible en 'Science'.
Los hallazgos tienen implicaciones directas para una mejor comprensión de los mecanismos bioquímicos subyacentes involucrados en el aprendizaje y la memoria, así como en el dolor, según el doctor Ted Price, profesor de neurociencia en la Escuela de Ciencias del Comportamiento y del Cerebro, director de CAPS y coautor correspondiente del estudio.
"Este estudio llega al núcleo de cómo funciona la plasticidad sináptica: cómo evolucionan las conexiones entre las neuronas. Tiene implicaciones muy amplias para la neurociencia", señala el autor.
El descubrimiento, basado en estudios en ratones y en tejido humano, gira en torno a la fosforilación, un proceso bioquímico en el que una enzima llamada quinasa modifica la función de otra proteína añadiéndole una molécula de fosfato. Este proceso se considera fundamental para funciones celulares como el metabolismo, los procesos estructurales y la señalización subcelular.
El papel de la fosforilación extracelular, que ocurre fuera de las células, ha sido menos claro, especialmente en las sinapsis, los espacios entre las células nerviosas. Es en este espacio donde una neurona presináptica libera neurotransmisores, péptidos y proteínas que luego se unen a los receptores de las neuronas postsinápticas, los activan y los regulan. Esta transferencia de información constituye la base de la plasticidad neuronal, un proceso que puede aumentar o disminuir la fuerza de las conexiones entre las células nerviosas involucradas en el aprendizaje, la memoria y el dolor.
Los investigadores se centraron en el papel que las quinasas fosforilantes secretadas por las neuronas podrían desempeñar en la regulación de la señalización sináptica.
"La fosforilación extracelular ocurre a través de ectoquinasas, quinasas secretadas fuera de las células. Se sabe que ocurre desde hace casi 150 años, pero casi no se ha aprendido nada sobre ella en el sistema nervioso", expone Price. "En este estudio, descubrimos que las quinasas dentro de la propia hendidura sináptica desempeñan un papel importante en la plasticidad sináptica. Estos resultados alteran nuestra comprensión teórica de cómo funcionan las sinapsis".
Los investigadores sabían que la fosforilación mediante ectoquinasas estaba relacionada con el dolor, pero no sabían qué quinasa específica era la responsable.
Recientemente se demostró que una ectoquinasa llamada quinasa solitaria de vertebrados (VLK) tiene un papel en la función plaquetaria y el desarrollo óseo. La nueva investigación sugiere que la VLK también es necesaria para una interacción clave entre neuronas que media el dolor inducido por lesiones.
Descubrieron que, como resultado de una lesión, las neuronas presinápticas secretan VLK, que luego fosforila el lado extracelular del receptor de efrina tipo B 2 (EphB2) que sobresale de las membranas de las células nerviosas postsinápticas. Este proceso único atrae a las proteínas del receptor de N-metil-D-aspartato (NMDA), que luego se agrupan en la membrana con los receptores EphB2. Los receptores NMDA desempeñan un papel clave en el aprendizaje y la formación de la memoria al regular el potencial eléctrico de las neuronas para fortalecer las conexiones sinápticas.
"El aumento de las concentraciones de receptores NMDA en la sinapsis permite altos niveles de activación neuronal, lo que conduce a mayores potenciales postsinápticos, un mecanismo fundamental de la plasticidad sináptica", comentan los investigadoes.
Los investigadores descubrieron que los ratones modificados genéticamente para carecer de VLK en las neuronas sensoriales involucradas en el dolor no desarrollaron hipersensibilidad aguda al dolor después de la cirugía. Por el contrario, la administración de VLK a ratones normales indujo una hipersensibilidad al dolor robusta mediada por la activación del receptor NMDA
Aunque los receptores NMDA han sido durante mucho tiempo un objetivo potencial para fármacos analgésicos, los enfoques directos para modularlos están plagados de efectos secundarios.
"Los receptores NMDA están involucrados en casi todos los aspectos del funcionamiento del sistema nervioso", apunta Price. "Nuestros hallazgos sugieren una nueva forma de manipular los receptores NMDA a través de la focalización de VLK, potencialmente sin grandes efectos secundarios. En las neuronas corticales del cerebro, VLK parece liberarse de forma dependiente de la actividad. Debido a eso, podemos imaginar un modelo con muchas implicaciones dentro del sistema nervioso".
Un posible enfoque terapéutico para el alivio del dolor podría incluir inyecciones locales para bloquear VLK en la columna vertebral, dijo, aunque se necesita más investigación para determinar cuán extendido está el mecanismo sináptico de VLK en el sistema nervioso"Estamos muy entusiasmados por haber descubierto que las quinasas actúan dentro de la sinapsis, no solo dentro de las neuronas. Es una gran actualización para nuestra comprensión de los mecanismos básicos que regulan los receptores involucrados en la plasticidad sináptica", concluye Price.
"Y creo que apenas estamos empezando. Demostrar que la actividad de las quinasas dentro de la hendidura sináptica es importante para el funcionamiento de las sinapsis tendrá un gran impacto en cómo pensamos sobre la plasticidad sináptica".
