La USAL descifra los mecanismos moleculares que coordinan el metabolismo cerebral y las funciones cognitivas

Los astrocitos son células cerebrales de funciones específicas peor conocidas que las neuronas. Por otro lado, los ácidos grasos son componentes primordiales de las grasas (lípidos) cuya misión mejor conocida es la energética: generar la energía metabólica que todas las células del organismo necesitan para sobrevivir.Desde hace años se sabe que los astrocitos son capaces de utilizar ácidos grasos, es decir,metabolizarlos, para obtener energía para ellos mismos y para las neuronas adyacentes.

Ahora, el catedrático deBioquímica y Biología Molecular de la Universidad de SalamancaJuan Pedro Bolañosy su equipo avanzan en el descifrado de los mecanismos moleculares que coordinan el metabolismo cerebral y las funciones cognitivas con la publicación de un último trabajo en el que revelan cómo,además, “la utilización de ácidos grasos por los astrocitos contribuye a las funciones cognitivas mediante la formación de especies reactivas de oxígeno”, explica el catedrático a Comunicación USAL.
NatureMetabolism publica el estudio titulado

‘Fattyacidoxidationorganizesmitochondrialsupercomplexestosustainastrocytic ROS and cognition’ donde el grupo de Bolaños ‘Neuroenergética y Metabolismo’-radicado en el Instituto de Biología Funcional y Genómica (USAL-CSIC)- muestra que “la utilidad de los ácidos grasos en los astrocitos no es meramente la obtención de energía, sino la de mantener elevada constantemente la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS) por la mitocondria”, subraya. Estos ROS mitocondriales, formados por los astrocitos, actúan como moléculas ‘señalizadoras’, es decir, “transmiten mensajes que las neuronas necesitan para estar activas y, de ese modo, contribuir a las capacidades cognitivas, al menos en ratón”.

En concreto, la investigación muestra que las reacciones bioquímicas que se encargan de metabolizar los ácidos grasos (proceso conocido como ß-oxidación) producen un intermediario que influye directamente sobre la estructura de la denominada cadena respiratoria mitocondrial (CRM). La CRM está formada por un elevado número de proteínas (complejos mitocondriales) y constituye la maquinaria más importante encargada de conservar la energía biológica.

Así, este intermediario producido por la utilización de ácidos grasos, denominado ‘cofactor FADH’, se encarga de mantener la CRM bajo una conformación estructural modo ‘productor de ROS’, en vez de ‘productor de energía’. De este modo, “los ácidos grasos se consumen por los astrocitos con la función de transmitir una señal, más que la mera obtención de energía”, asevera Bolaños.

Resultados inesperados

Bajo el punto de vista de los científicos de la USAL, este resultado es “inesperado” y supone“una nueva visión acerca de la utilidad fisiológica del metabolismo de los combustibles (glúcidos, lípidos y proteínas)”. Según se utilice preferentemente uno u otro combustible, las células podrían “transmitir señales diferentes adaptadas a la situación conferida por la disponibilidad de un determinado combustible”.

Concretamente, “nuestro trabajo identifica una nueva utilidad biológica para un proceso bioquímico muy bien conocido como es la ß-oxidación de los ácidos grasos”. Mediante este proceso, los astrocitos convierten el metabolismo de los ácidos grasos en “señales encargadas de mantener las capacidades cognitivas”.

Es por ello que, los investigadores del Estudio salmantino piensan que sus observaciones “podrían tener cierta relevancia en nuestro conocimiento sobre los mecanismos moleculares que tienen lugar durante la pérdida natural de la cognición asociada a algunas enfermedades neurológicas”, concluyen.

Colaboraciones

El trabajo desarrollado durante los últimos siete años en el Instituto de Biología Funcional y Genómica (IBFG) contó con la colaboración del grupo de Ángeles Almeida, investigadora científica del CSIC en el IBFG y profesora asociada de la USAL. La primera autora del artículo es Brenda Morant-Ferrando gracias a un contrato predoctoral “FPI”, adscrito al proyecto de investigación titulado “Impacto de la reprogramación metabólica de los astrocitos sobre la función neuronal in vivo en salud y enfermedad”, financiado por la Agencia Estatal de Investigación y cuyo investigador principal es el catedrático Bolaños. Morant-Ferrando es actualmente investigadora postdoctoral en el Instituto de Investigación Sanitaria INCLIVA (Valencia).

Asimismo, en el trabajo participaron de forma destacada otros miembros del equipo de Juan Pedro Bolaños como, Daniel Jiménez-Blasco (investigador postdoctoral en CIBERFES y Juan de la Cierva en el IBSAL) y Marina García-Macia (investigadora Sara Borrell en el IBSAL y, recientemente, investigadora Ramon y Cajal en la USAL), así como Jesús Agulla y Rebeca Lapresa, contratados postdoctorales del grupo de Ángeles Almeida.

El estudio es parte importante de la principal línea de investigación desarrollada por Juan Pedro Bolaños, fundamentalmente encaminada a descifrar los mecanismos moleculares responsables de la coordinación entre el metabolismo cerebral y las funciones cognitivas, tanto en condiciones fisiológicas como patológicas y en envejecimiento.

Además de la USAL y el CSIC, el proyecto forma parte de las actividades y líneas de investigación del Instituto de Investigación Biomédica de Salamanca (IBSAL) y del Centro de Investigación Biomédica en Red sobre Fragilidad y Envejecimiento (CIBERFES), entidades a las que pertenece el grupo del catedráticode Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Salamanca.