Papel inesperado de los astrocitos en la cognición

Tradicionalmente, se ha venido creyendo que los astrocitos, un tipo de células del cerebro, eran células con unas funciones secundarias, que básicamente se encargaban de mantener la estructura anatómica y de ofrecer un apoyo energético a las neuronas. Sin embargo, un nuevo estudio demuestra que sus tareas son más amplias.

Este estudio explica un mecanismo, hasta ahora desconocido, que mantiene las capacidades cognitivas en ratones: los astrocitos utilizan ácidos grasos para formar especies reactivas de oxígeno (ROS) que, a su vez, transmiten señales que las neuronas necesitan para estar activas. Este trabajo cambia el paradigma establecido hasta ahora, según el cual los lípidos tenían una función meramente energética, y ofrece una nueva perspectiva para entender el deterioro cognitivo.

“Nuestra investigación rompe con la idea, vigente hasta ahora, de que los astrocitos utilizan los ácidos grasos exclusivamente para conseguir energía”, explica Juan Pedro Bolaños, coordinador del estudio y jefe de grupo del Centro de Investigación Biomédica en Red de Fragilidad y Envejecimiento Saludable (CIBERFES) en el Instituto de Biología Funcional y Genómica de Salamanca (IBFG), así como catedrático de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Salamanca (USAL), en España todas estas entidades. En realidad, en su mayor parte, estos componentes primordiales de las grasas “van destinados a que la cadena respiratoria de la mitocondria de estas células cerebrales se organice para producir especies reactivas de oxígeno” (conocidas como ROS por las siglas en inglés de “reactive oxygen species”).

En un trabajo anterior, publicado en la revista académica Nature Metabolism en 2019, Bolaños y su equipo ya explicaron que las ROS producidas por los astrocitos ejercen un efecto protector sobre las neuronas, un estudio que ya resultó revolucionario porque hasta entonces se pensaba que estas moléculas eran dañinas. Ahora, este trabajo completa esa línea de investigación explicando el mecanismo por el que ocurre. “Hemos visto que es gracias a su capacidad de oxidar ácidos grasos”, comenta.

Los investigadores responsables del trabajo -cuya primera autora es Brenda Morant-Ferrando, perteneciente al equipo del Dr. Bolaños- han llegado a estas conclusiones a través de un modelo de ratón que carece, en los astrocitos del adulto, de la proteína CPT1A, imprescindible para lograr la oxidación de los ácidos grasos. El resultado es que “dejan de producir tantos ROS y sus neuronas muestran problemas de tipo funcional, con las correspondientes consecuencias cognitivas”, destaca el investigador. Entre otros daños y consecuencias, los animales sufren pérdida de memoria, especialmente en edades avanzadas. Por lo tanto, este estudio demuestra que los ROS liberados por los astrocitos “son mensajeros que alcanzan las neuronas y mantienen un correcto proceso de neurotransmisión a lo largo de la vida”.

“La maquinaria que describimos de los astrocitos es la misma que se encarga de generar la energía a través de la cadena respiratoria mitocondrial, pero dependiendo de cuál sea su conformación, es más energética y menos productora de ROS o viceversa”, añade.

Juan Pedro Bolaños, coordinador del estudio y jefe de grupo del CIBERFES. (Foto: CIBERFES)

Implicaciones para el estilo de vida

Entonces, ¿qué determina si los ácidos grasos se destinan a una u otra función? Los investigadores creen que puede variar dependiendo de las circunstancias y el estilo de vida, lo cual podría tener bastantes implicaciones, aún por descifrar. “Los seres humanos estamos sometidos a un cierto deterioro cognitivo durante el envejecimiento”, explica el científico. Esa disfunción neuronal puede estar causada por múltiples factores, pero “comprender que uno de los combustibles metabólicos fundamentales, como son los lípidos, puede tener un efecto directo sobre las capacidades cognitivas, en sí mismo es un mensaje interesante”. El estilo de vida, que incluye hábitos como el ejercicio, la alimentación y la interacción social, juega un importante papel en el deterioro cognitivo que está asociado a la edad. Comprender la conexión entre el estilo de vida y el metabolismo cerebral es clave. Ahora, después de estos últimos resultados, “tenemos que descifrar cómo se traduce el estilo de vida en un tipo de metabolismo concreto en los astrocitos que, a través de este tipo de mecanismos, están teniendo influencia en las capacidades cognitivas”.

En esa búsqueda los astrocitos son clave porque desde el punto de vista metabólico “son células metabólicamente muy flexibles, tienen la capacidad de adaptarse a diferentes situaciones según el combustible metabólico”. Todo esto podría explicar, al menos en parte, los motivos por los cuales sufrimos un deterioro cognitivo que incluye, entre otras cosas, la pérdida de memoria a medida que envejecemos. En cualquier caso, “para poder prevenirlo, tenemos que conocer exactamente qué está sucediendo bioquímicamente, así que nos gustaría seguir profundizando en los próximos años en esta cuestión”, afirma Bolaños.

El estudio se titula “Fatty acid oxidation organizes mitochondrial supercomplexes to sustain astrocytic ROS and cognition”. Y se ha publicado en la revista académica Nature Metabolism. (Fuente: CIBERFES)