Se demuestra que el aumento de metabolismo mitocondrial es un indicador precoz de la enfermedad de Alzheimer

Publicado originalmente por Anna Björklund el 1 de noviembre de 2023

Foto: Getty Images

En una fase temprana en el proceso de desarrollo de la enfermedad de Alzheimer se produce un aumento metabólico en una parte del cerebro llamada hipocampo, según informan investigadores del Karolinska Institutet en un estudio publicado en Molecular Psychiatry. El descubrimiento abre la puerta a nuevos métodos de intervención precoz.

La enfermedad de Alzheimer es la forma más común de demencia y afecta cada año a unas 20.000 personas en Suecia. Los investigadores demuestran ahora que un aumento metabólico en las mitocondrias, las centrales energéticas celulares, es un indicador precoz de la enfermedad. 

Per Nilsson. Foto: Erik Cronberg

Los equipos responsables del estudio utilizaron ratones que desarrollaron la patología de la enfermedad de Alzheimer de forma similar a los humanos. Al aumento del metabolismo en los ratones jóvenes le siguieron cambios sinápticos causados por la alteración del sistema de reciclaje celular (un proceso conocido como autofagia). La autofagia fue el resultado de un hallazgo realizado por el biólogo celular japonés Yoshinori Ohsumi, que fue galardonado con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2016.

Al cabo de un tiempo, el metabolismo en el cerebro con Alzheimer suele decaer, lo que contribuye a la degradación de las sinapsis, algo que los investigadores también pudieron observar en los ratones más viejos, que habían padecido la enfermedad durante más tiempo.

"La enfermedad empieza a desarrollarse 20 años antes de la aparición de los síntomas, por lo que es importante detectarla pronto, sobre todo teniendo en cuenta los medicamentos retardadores que están empezando a llegar", afirma Per Nilsson, investigador del Departamento de Neurobiología, Ciencias de la Atención y Sociedad del . "Los cambios metabólicos pueden ser un factor diagnóstico en este sentido".

 

Maria Ankarcrona. Foto: Annika Clemes

Segçun Maria Ankarcrona, investigadora del mismo departamento:

"Curiosamente, los cambios en el metabolismo pueden observarse antes de que se hayan acumulado en el cerebro las placas insolubles características. La diferencia en el equilibrio energético coincide con lo que hemos visto en imágenes del cerebro con Alzheimer, pero ahora hemos detectado estos cambios en el metabolismo en una fase más temprana".

El estudio se realizó en estrecha colaboración entre ambos grupos de investigadores, que analizaron la parte del cerebro del ratón denominada hipocampo, una estructura que desempeña un papel importante en la memoria a corto plazo y que se ve afectada en las primeras fases del proceso patológico.

Se utilizó la secuenciación de ARN

Aplicando la técnica de secuenciación de ARN, para ver qué genes están activos en las células del hipocampo durante las distintas fases de la enfermedad, los investigadores descubrieron que una de las primeras etapas de la enfermedad es un aumento del metabolismo mitocondrial.

Los investigadores estudiaron los cambios que aparecían entonces en las sinapsis entre las neuronas del cerebro mediante microscopía electrónica y otras técnicas, y descubrieron que en las sinapsis se habían acumulado unas vesículas llamadas autofagosomas, por las que se descomponen las proteínas gastadas y se metabolizan sus componentes, lo que interrumpía el acceso a las proteínas en funcionamiento.

Los investigadores estudiarán ahora con más detalle el papel de las mitocondrias y la autofagia en el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer, por ejemplo, en ratones, cuya enfermedad proporciona un modelo aún mejor del cerebro con Alzheimer.

"Estos resultados ponen de relieve la importancia de conservar las mitocondrias funcionales y el metabolismo normal de las proteínas", afirma el Dr. Nilsson. "En el futuro, podremos hacer pruebas en ratones para ver si nuevas moléculas que estabilicen la función mitocondrial y autofágica pueden retrasar la enfermedad".

El estudio se financió con subvenciones del Consejo Sueco de Investigación, la Fundación Sueca de Alzheimer y el Fondo Sueco para el Cerebro, así como con donaciones privadas. Los investigadores no han declarado ningún conflicto de intereses.

Publicación

"El hipermetabolismo mitocondrial precede al deterioro de la autofagia y a la desorganización sináptica en los modelos de ratón App knock-in Alzheimer" Luana Naia, Makoto Shimozawa, Erika Bereczki, Xidan Li, Jianping Liu, Richeng Jiang, Romain Giraud, Nuno Santos Leal, Catarina Moreira Pinho, Erik, Berger, Victoria Lim Falk, Giacomo Dentoni, Maria Ankarcrona, Per Nilsson.
Molecular Psychiatry, en línea el 1 de noviembre de 2023, doi:10.1038/s41380-023-02289-4

Artículo original