El daño al material genético de las células nerviosas durante el desarrollo del cerebro puede desencadenar un deterioro funcional si el problema persiste, según indican estudios de la Universidad de Kioto y otras instituciones. Este descubrimiento arroja luz sobre los mecanismos detrás de varias afecciones neurológicas.
El profesor Kengaku, junto a sus colaboradores de la Universidad de Kyoto, revelaron que el ADN de las neuronas sufre daños durante las primeras fases de formación del cerebro, en la ciudad de Kyoto.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Kyoto y otras entidades confirmaron, mediante experimentos con ratas, que el ADN de las células nerviosas se ve comprometido mientras se forma el cerebro. Esta lesión se produce cuando las neuronas, originadas a partir de células madre, atraviesan espacios restringidos en los tejidos, aplicando fuerzas capaces de modificar drásticamente la forma de sus núcleos.
La mayoría de las lesiones se recuperan de forma natural. Sin embargo, cuando el daño persiste, puede provocar disfunción nerviosa y la manifestación de enfermedades. Las conclusiones de esta investigación fueron publicadas en una prestigiosa revista científica británica, la revista Nature. La importancia de este descubrimiento radica en proporcionar una comprensión más profunda de los eventos celulares que, en última instancia, pueden conducir a trastornos neurológicos complejos.
La corteza cerebral, la capa más externa, alberga miles de millones de neuronas. Estas células nerviosas, que surgen de células madre en regiones más profundas, migran a través del tejido denso para llegar a la corteza. Aunque se sospechaba que en este camino se aplicaban fuerzas, fueron pocos los casos en los que realmente se observó este fenómeno en organismos vivos, lo que hace que la metodología de esta investigación sea un avance notable en la neurociencia.
La profesora Mineko Kengaku y su equipo de la Universidad de Kyoto siguieron el viaje de las células nerviosas en ratones durante el período de desarrollo de la corteza cerebral. Descubrieron que la forma del núcleo cambiaba significativamente y la estructura de doble hélice del ADN en su interior se rompía cuando las células se movían a través de tejidos más compactos.
Se sabe que las roturas de la doble cadena del ADN pueden provocar la muerte celular o el desarrollo de cáncer. Sin embargo, en este estudio, una vez completada la migración y formación de la corteza cerebral, las roturas de la doble hebra desaparecieron y los cerebros de los ratones siguieron un desarrollo normal.
Para avanzar en la investigación, se llevaron a cabo experimentos que simulaban artificialmente pasajes estrechos del cerebro. Las células nerviosas y las células cancerosas fueron sometidas a estos pasajes, que eran más pequeños que el diámetro del núcleo. Se sabe que las células cancerosas también sufren roturas de la doble cadena del ADN al ser comprimidas en espacios reducidos. La diferencia observada fue que, en las células cancerosas, la membrana nuclear se rompía, mientras que la de las células nerviosas permanecía intacta.
En las células cancerosas, la alteración de la membrana nuclear permite que el ADN entre en contacto con enzimas degradantes dentro de la célula, provocando roturas. El análisis de las neuronas reveló que la topoisomerasa, una enzima que normalmente actúa para deshacer los pliegues del ADN dentro del núcleo, también inducía roturas debido al estrés mecánico. Estas roturas, sin embargo, se concentraron en áreas no esenciales para la función genética y se repararon rápidamente.
Cuando los ratones fueron modificados genéticamente para tener una deficiencia en la capacidad de reparar el ADN, al principio sus células nerviosas parecieron desarrollarse normalmente. Sin embargo, posteriormente se observó la activación de células inflamatorias y una disminución en la expresión de genes cruciales para la función neuronal. A medida que avanzaba la edad, la función cerebelosa de estos animales comenzó a disminuir y se observaron alteraciones como cambios en la marcha.
El profesor Kengaku expresa su objetivo de investigación futura: “Quiero comprender claramente el significado del daño del ADN en el genoma cerebral”.