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Descubrimiento de un mecanismo para estimular la energía cerebral

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Descubrimiento de un mecanismo para estimular la energía cerebral

Resumen: Los investigadores han identificado un mecanismo clave que detecta cuándo el cerebro necesita un impulso de energía, en el que participan los astrocitos y la molécula de adenosina. Este descubrimiento podría conducir a nuevas terapias para mantener la salud cerebral y la longevidad, en particular para combatir el deterioro cognitivo y las enfermedades neurodegenerativas.

El estudio encontró que los astrocitos monitorean la actividad neuronal y activan las vías de suministro de energía, asegurando una función cerebral eficiente. Este avance abre el camino a posibles tratamientos para enfermedades como el Alzheimer.

Reflejos:

  1. Los astrocitos desempeñan un papel crucial en el suministro de energía a las neuronas durante actividades de alta demanda.
  2. La molécula de adenosina es esencial para activar el metabolismo de la glucosa de los astrocitos.
  3. La interrupción de este mecanismo de estimulación energética perjudica la función cerebral, la memoria y el sueño.

Fuente: UCL

En un estudio con ratones y células dirigido por científicos de la UCL se ha identificado un mecanismo clave que detecta cuándo el cerebro necesita energía adicional para respaldar su actividad.

Los científicos dicen que sus hallazgos, publicados en Naturalezapodría informar nuevas terapias para mantener la salud y la longevidad del cerebro, ya que otros estudios han demostrado que el metabolismo energético del cerebro puede alterarse en etapas avanzadas de la vida y contribuir al deterioro cognitivo y al desarrollo de enfermedades neurodegenerativas.

La adenosina activa el metabolismo de la glucosa de los astrocitos y el suministro de energía a las neuronas para garantizar que la función sináptica (neurotransmisores que transmiten señales de comunicación entre células) continúe funcionando a un ritmo sostenido en condiciones de alta demanda de energía o baja ingesta de energía. Crédito: Noticias de neurociencia

El profesor Alexander Gourine (Neurociencia, Fisiología y Farmacología de la UCL), autor principal del estudio, dijo: «Nuestro cerebro está formado por miles de millones de células nerviosas, que trabajan juntas para coordinar muchas funciones y llevar a cabo tareas complejas como controlar los movimientos, aprender y la formación de recuerdos. Todos estos cálculos consumen mucha energía y requieren un suministro ininterrumpido de nutrientes y oxígeno. »

“Cuando nuestros cerebros están más activos, como cuando realizamos una tarea mentalmente exigente, nuestros cerebros necesitan un impulso de energía inmediato, pero los mecanismos exactos que aseguran el suministro local de la demanda de energía metabólica a las regiones activas del cerebro no se comprenden completamente. »

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Investigaciones anteriores han demostrado que muchas células cerebrales llamadas astrocitos parecen desempeñar un papel en el suministro de la energía que necesitan las neuronas cerebrales. Los astrocitos, con forma de estrella, son un tipo de células gliales, células no neuronales que se encuentran en el sistema nervioso central.

Cuando las neuronas vecinas necesitan un mayor suministro de energía, los astrocitos entran en acción activando rápidamente sus propias reservas de glucosa y su metabolismo, lo que resulta en una mayor producción y liberación de lactato. El lactato complementa la reserva de energía disponible para las neuronas del cerebro.

El profesor Gourine explica: “En nuestro estudio, descubrimos cómo los astrocitos pueden monitorear el consumo de energía de las células nerviosas vecinas y desencadenar este proceso que proporciona energía química adicional a las regiones activas del cerebro. »

En una serie de experimentos utilizando modelos de ratón y muestras de células, los investigadores identificaron un conjunto de receptores específicos en los astrocitos que pueden detectar y monitorear la actividad neuronal y desencadenar una vía de señalización que involucra una molécula esencial llamada adenosina.

Los investigadores descubrieron que la vía de señalización metabólica activada por la adenosina en los astrocitos es exactamente la misma que la vía que recluta las reservas de energía en los músculos y el hígado, por ejemplo cuando hacemos ejercicio.

La adenosina activa el metabolismo de la glucosa de los astrocitos y el suministro de energía a las neuronas para garantizar que la función sináptica (neurotransmisores que transmiten señales de comunicación entre células) continúe a un ritmo sostenido en condiciones de alta demanda de energía o ingesta reducida de energía.

Los investigadores descubrieron que cuando desactivaban receptores clave de astrocitos en ratones, la actividad cerebral del animal era menos eficiente, incluidas alteraciones significativas en el metabolismo cerebral general, la memoria y alteraciones del sueño, lo que demuestra que la vía de señalización que identificaron es vital para procesos como el aprendizaje. , memoria y sueño.

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El Dr. Shefeeq Theparambil, primer autor y coautor correspondiente, que inició el estudio en la UCL antes de unirse a la Universidad de Lancaster, dijo: «La identificación de este mecanismo podría tener implicaciones más amplias, ya que podría actuar como una forma de tratar enfermedades cerebrales en las que la energía cerebral es deficiente». regulados a la baja, como la neurodegeneración y la demencia. »

El profesor Gourine añade: “Sabemos que la homeostasis de la energía cerebral se altera progresivamente con el envejecimiento y que este proceso se acelera durante el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer.

«Nuestro estudio identifica un objetivo atractivo y farmacológico y una oportunidad terapéutica para el rescate de energía cerebral con el objetivo de proteger la función cerebral, mantener la salud cognitiva y promover la longevidad del cerebro». »

Fondos: Los investigadores contaron con el apoyo de Wellcome y en el estudio participaron científicos de la UCL, la Universidad de Lancaster, el Imperial College de Londres, el King's College de Londres, la Universidad Queen Mary de Londres, la Universidad de Bristol, la Universidad de Warwick y la Universidad de Colorado.

Sobre esta noticia sobre la investigación en neurociencia

Autor: Chris Lane
Fuente: UCL
Contactar: Chris Lane – UCL
Imagen: La imagen está acreditada a Neuroscience News.

Investigacion original: Acceso libre.
La señalización de adenosina a los astrocitos coordina el metabolismo y la función cerebral» por Alexandre Gourine et al. Naturaleza


Abstracto

La señalización de adenosina a los astrocitos coordina el metabolismo y la función cerebral

El cálculo cerebral realizado por miles de millones de células nerviosas depende de un suministro suficiente e ininterrumpido de nutrientes y oxígeno.

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Los astrocitos, vecinos gliales ubicuos de las neuronas, regulan la absorción de glucosa y el metabolismo en el cerebro, pero no se comprenden del todo los mecanismos exactos de acoplamiento metabólico entre neuronas y astrocitos que proporcionan apoyo a demanda para las necesidades de energía neuronal.

Aquí mostramos, utilizando modelos animales experimentales in vitro e in vivo, que la activación metabólica de los astrocitos dependiente de la actividad neuronal está mediada por el neuromodulador adenosina que actúa sobre los receptores astrocíticos A2B. La estimulación de los receptores A2B recluta la adenosina cíclica canónica 3',5'-monofosfato

Una vía de señalización que conduce a una rápida activación del metabolismo de la glucosa de los astrocitos y a la liberación de lactato, que complementa la reserva extracelular de sustratos energéticos fácilmente disponibles.

Los modelos experimentales de ratón que implican la eliminación condicional del gen que codifica los receptores A2B en los astrocitos han demostrado que la señalización metabólica mediada por adenosina es esencial para mantener la función sináptica, particularmente en condiciones de alta demanda de energía o ingesta reducida de energía.

La disminución de la expresión del receptor A2B en los astrocitos condujo a una importante reprogramación del metabolismo energético del cerebro, evitó la plasticidad sináptica en el hipocampo, afectó gravemente la memoria de reconocimiento y alteró el sueño.

Estos datos identifican el receptor de adenosina A2B como un sensor astrocítico de la actividad neuronal y muestran que la señalización de AMPc en los astrocitos ajusta el metabolismo energético del cerebro para respaldar sus funciones fundamentales, como el sueño y la memoria.

Experiencia en periódicos nacionales y periódicos medianos, prensa local, periódicos estudiantiles, revistas especializadas, sitios web y blogs.

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El cazador de exoplanetas TESS de la NASA detecta un sistema de 3 estrellas que bate récords

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El cazador de exoplanetas TESS de la NASA detecta un sistema de 3 estrellas que bate récords

Utilizando la nave espacial de caza de exoplanetas de la NASA, el Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), los científicos han detectado un sistema estelar triple sin precedentes tan estrechamente relacionado que podría caber cómodamente entre el sol y su planeta más cercano, Mercurio.

El sistema, denominado TIC 290061484, contiene estrellas gemelas que orbitan entre sí una vez cada 1,8 días terrestres, así como una tercera estrella que orbita a este par una vez cada 25 días terrestres. La órbita ultraestrecha de este sistema estelar triple, situado a poco menos de 5.000 años luz de distancia en la constelación del Cisne, el cisne, lo convierte en un récord.

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'Muchas más estructuras antiguas esperan ser descubiertas': se descubre un trozo perdido de fondo marino escondido en el manto de la Tierra frente a la Isla de Pascua

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'Muchas más estructuras antiguas esperan ser descubiertas': se descubre un trozo perdido de fondo marino escondido en el manto de la Tierra frente a la Isla de Pascua

Los científicos han descubierto la «huella fosilizada» de un trozo de fondo marino que se escondía bajo el Océano Pacífico, en el manto de la Tierra.

Un nuevo estudio muestra que esta huella corresponde a una placa de la corteza terrestre que comenzó a hundirse en el manto hace unos 250 millones de años, en los albores de la humanidad. la era de los dinosaurios (Hace 252 millones a 66 millones de años). Esta placa alguna vez fue parte del fondo marino del Pacífico sureste y podría ayudar a explicar una extraña brecha en las secciones más bajas del manto, la capa media de la corteza terrestre que envuelve el núcleo del planeta.

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El Telescopio James Webb considera el 'eslabón perdido' entre los orígenes del universo y las primeras estrellas

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El Telescopio James Webb considera el 'eslabón perdido' entre los orígenes del universo y las primeras estrellas

De hecho, es era Hace mucho tiempo, en una galaxia muy, muy lejana.

El Telescopio Espacial James Webb ha detectado una región particular del espacio que podría ser un «eslabón perdido» de lo que se sabe sobre los primeros días del espacio y sus estrellas de origen.

El descubrimiento «sin precedentes» muestra estrellas en el sistema galáctico GS-NDG-9422 (9422) irradiando una «extraña firma luminosa».

El fenómeno se debe a los gases que eclipsan las estrellas de la galaxia, descubiertos unos mil millones de años después del Big Bang. según la nasa.

«Lo primero que pensé al observar el espectro de la galaxia fue: 'Esto es extraño'», dijo el investigador Alex Cameron sobre el descubrimiento, publicado en «Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.”


El Telescopio Espacial James Webb, en la foto, ha detectado una galaxia con firmas extrañas consistentes con las primeras estrellas. NASA / Drew Navidad

Añadió que el desenlace «nos ayudará a comprender cómo comenzó la historia cósmica».

Cameron y el teórico Harley Katz comenzaron a utilizar modelos informáticos para ver cómo el gas cósmico podría llegar a calentarse más que sus fuentes solares. Su modelado era una viva imagen de lo que vio el telescopio Webb, algo consistente con las llamadas estrellas de Población III que existieron en el universo primitivo.

«Parece que estas estrellas deben ser mucho más calientes y más masivas que lo que vemos en el universo local, lo cual tiene sentido porque el universo primitivo era un entorno muy diferente», dijo Katz.

En comparación, las estrellas calientes más cercanas a la Tierra tienen temperaturas entre 70.000 y 90.000 grados Fahrenheit. En lo profundo del universo, cerca de la galaxia 9422, estas temperaturas superan los 140.000 grados.

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Esto se debe a lo que los expertos consideran «una breve fase de intensa formación estelar» que crea varias estrellas calientes. Esencialmente, las nubes de gas de la galaxia absorben un volumen tan alto de fotones que se sobrecalientan y eclipsan la fuente, de forma muy parecida al asfalto quemado golpeado por el sol.


Los investigadores han determinado que las nubes de gas en la galaxia GS-NDG-9422 rara vez eclipsan a sus estrellas.
Los investigadores han determinado que las nubes de gas en la galaxia GS-NDG-9422 rara vez eclipsan a sus estrellas. NASA, ESA, ASC, Leah Hustak (STScI)

Aunque 9422 no contiene ninguna estrella de Población III, Katz dijo que sus residentes estelares «son diferentes de lo que conocemos» y tienen un propósito más amplio.

«Las estrellas exóticas de esta galaxia podrían servir como guía para comprender cómo evolucionaron las galaxias desde estrellas primordiales hasta los tipos de galaxias que ya conocemos», añadió.

Y gracias al revolucionario telescopio Webb, esto es sólo el comienzo de una mejor comprensión del espacio profundo y sus orígenes.

«Es un momento muy emocionante poder utilizar el telescopio Webb para explorar esta era en un universo que alguna vez fue inaccesible», dijo Cameron. “Estamos sólo en el comienzo de nuevos descubrimientos y comprensiones. »

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