MADRID, 1 Feb. (EUROPA PRESS) -
Entre las mayores preguntas sin respuesta en la biología evolutiva está la cuestión de cuáles fueron las fuerzas moleculares que dieron lugar a las habilidades cognitivas únicas del cerebro humano. En un estudio comparativo, investigadores han demostrado que la composición de lípidos en la corteza prefrontal cerebral (PFC, por sus siglas en inglés) es dinámica en el desarrollo y han identificado cambios únicamente humanos en las grasas del cerebro relacionadas con la vida útil y su composición.
Los profesores Philipp Khaitovich, del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva, en Alemania; Patrick Giavalisco, del Instituto Max Planck sobre Fisiología Molecular de las Plantas, también en Alemania, y otros expertos utilizaron grandes bancos cerebrales de todo el mundo para adoptar un nuevo enfoque con el fin de entender los cambios únicos del cerebro humano: el perfil metabólico completo de las grasas, conocidas como lípidos, dentro de la corteza prefrontal.
"Encontramos que el mayor grado de cambios en la concentración de lípidos tiene lugar durante los primeros años de vida humana, lo cual puede estar ocurriendo a medida que se producen cambios en la conectividad del neocórtex en desarrollo", explica Khaitovich. Como resultado, han logrado identificar y ensamblar el catálogo más grande de las diferencias de perfil lipídico --más de 11.000 en total-- entre los seres humanos, chimpancés y macacos.
En el nuevo estudio, que se detalla en un artículo publicado en la edición digital avanzada de 'Molecular Biology and Evolution', los investigadores querían desarrollar un nuevo enfoque para dar cuenta de las diferencias cerebrales durante el desarrollo que son evidentes en el transcurso de una vida.
Dado que la mayoría del peso de un cerebro proviene de las grasas y cada señal del axón cerebral está envuelta por una vaina de grasa aislante, llamada mielina, pensaron que tal vez parte del misterio detrás de las funciones superiores del cerebro humano, incluyendo el aprendizaje, y en última instancia la individualidad, puede tener una conexión con los lípidos. Además, algunos genes y ciertas proteínas del metabolismo de los lípidos cerebrales se han vinculado en estudios genéticos a trastornos humanos, como Alzheimer (apoE4), Parkinson, depresión y ansiedad.
Para realizar su análisis de la composición de la grasa, el equipo de investigación se centró en un área clave del cerebro --la PFC dorsolateral-- a través de diferentes edades, desde 2 días de vida hasta 61 años en los seres humanos, de recién nacidos a 42 años en los chimpancés y a partir de las 14 semanas hasta los 21 años en macacos, con el muestreo sesgado hacia el desarrollo temprano. Tomaron las muestras de 40 individuos libres de la enfermedad de cada grupo, que murieron repentinamente de causas no relacionadas.
CAMBIOS LIPÍDICOS DEPENDIENTES DE LA EDAD
Los científicos encontraron más de 11.000 compuestos grasos diferentes en sus análisis completos mediante espectrometría de masas. Más de dos tercios de las muestras (7.589 picos lipídicos) mostraron cambios de concentración dependientes de la edad en humanos, chimpancés y macacos.
Y en los seres humanos, el cambio fue mayor durante el primer año de vida que cualquier año entre 20 y 60 años de edad. Dentro de la PFC humana, más del 61 por ciento de todas las variaciones en las concentraciones de lípidos ocurrieron durante los primeros 20 años de vida, una tendencia que también se vio en chimpancés y macacos.
Además, el revestimiento vital de los axones de lípidos específicos de la mielinización, especialmente los cerebrósidos, se enriqueció en el cerebro adulto, pero los cambios en la mielina por sí solos no podían explicar la mayoría de las modificaciones relacionadas con la edad.
LAS HABILIDADES COGNITIVAS Y LOS LÍPIDOS, VINCULADOS
En general, las modificaciones en los lípidos varían en aproximadamente un 15 por ciento entre la PFC humana infantil y adulta, con glucoesfingolípidos y triacilgliceroles mostrando las concentraciones más altas en cerebros adultos, considerados importantes en la formación de sinapsis y mielinización axonal. En los cerebros infantiles, las mayores concentraciones fueron de ceramidas, que participan en la señalización celular, la diferenciación y la muerte celular.
A continuación, siguieron las mediciones lipidómicas de la corteza prefrontal con un análisis completo de secuenciación de ARN o transcriptoma, midiendo los niveles de 13.777 ARN mensajero (ARNm) en el 95 por ciento de todas las muestras. Detectaron una correlación entre los cambios en los lípidos dependientes de la edad y los cambios en la expresión de las enzimas, con 667 de los ARNm asociados a 2.064 lípidos dependientes de la edad dentro de la base de datos de metabolomas humanos.
Un resultado inesperado de sus estudios es una nueva prueba de edad lipídica, basada únicamente en el perfil lipídico de 27 lípidos predictores de edad en humanos, 24 en chimpancés y 19 en monos rhesus. "Encontramos que la precisión de la predicción de la edad dentro de un año y medio de su edad real, y basada únicamente en un perfil lipídico, es mejor que el reconocimiento facial", subraya Patrick Giavalisco.
Curiosamente, entre las especies, los humanos mostraron mayor divergencia de lípidos en comparación con los chimpancés, con 251 lípidos que revelan las diferencias de concentración más significativas entre los humanos adultos y los chimpancés, indicando una relación entre la aparición de habilidades cognitivas únicas en el caso de los humanos y la composición de lípidos del cerebro.
Inesperadamente, la mayoría de los mayores excesos de las diferencias específicas de los humanos no se asignó a la primera infancia, sino a la edad adulta, entre los 20 y los 35 años de edad en los seres humanos. Estos lípidos funcionaban en la descomposición de las grasas dentro de las células, la digestión y la absorción de las vitaminas, la digestión de las grasas y la resistencia a la insulina.
