Neuronas parlanchinas en el síndrome X frágil

Según los investigadores, cuyo trabajo se publica en Neuron , la comprensión de los efectos de esta alteración de la señalización será importante para el desarrollo de tratamientos eficaces para el síndrome de X frágil y el autismo. «No sabemos con precisión cómo se codifica la información en el cerebro -señala Vitaly Klyachko-. Nuestro modelo teórico sugiere que los cambios que detectamos puede hacer que sea mucho más difícil para las células del cerebro distinguir las señales importantes del ruido».

Cromosoma X

El síndrome de X frágil es causado por mutaciones en un gen llamado FMR1, que se encuentra en el cromosoma X, uno de los dos cromosomas sexuales. Las mujeres tienen dos copias de ese cromosoma, mientras que los hombres sólo tienen uno, por lo que el sexo masculino tiene el síndrome de X frágil más a menudo que el femenino y los efectos en los hombres suelen ser más graves. Retraso mental, hiperactividad, epilepsia, comportamiento impulsivo y problemas en el desarrollo del habla y el caminar son algunos de los síntomas del síndrome de X frágil, que afecta también a la anatomía, lo que lleva a cabezas inusualmente grandes, pies planos y rasgos faciales de gran tamaño y característicos. El 30 por ciento de los pacientes con X frágil son autistas.

En este estudio, los científicos suprimieron el gen FMR1 hace muchos años en ratones para crear un modelo de frágil X, con el resultado de que estos roedores alterados tienen anormalidades en las células cerebrales y déficits sociales y de comportamiento similares a los observadas en humanos con frágil X. Según Klyachko, coordinador del trabajo, casi todos los estudios del ratón X frágil en las últimas dos décadas se han centrado en cómo afecta la pérdida de FMR1 en las dendritas, las ramas de células nerviosas que reciben señales, mientras su estudio se centra en los cambios significativos en los axones, las ramas de células nerviosas que envían señales.

Axones

Normalmente, las señales viajan por el axón como oleadas de energía eléctrica y estas sobretensiones duran sólo pequeñas fracciones de un segundo, haciendo brevemente que el axón libere compuestos conocidos como neurotransmisores en una breve pausa entre las células nerviosas. Los neurotransmisores cruzan la brecha y se unen a sus receptores en la dendrita para transmitir la señal.

Cuando Klyachko analizó las subidas de tensión a lo largo de los axones en los ratones X frágil, sin embargo, descubrió que duró mucho más tiempo y causó la liberación de más neurotransmisores desde el axón, por lo que, cuando debería haber dejado de hablar, el axón continuó a charlando. «Los axones están poniendo muchos más neurotransmisores de lo debido, y creemos que esto confunde al sistema y sobrecarga los circuitos -explica Klyachko-. También podría crear problemas en términos de que las células del cerebro utilizan sus recursos mucho más rápidamente de lo que lo harían normalmente», agrega el principal investigador de este estudio. La infusión de copias sintéticas de proteínas del gen, llamada FMRP, en las células cerebrales del modelo de ratón rápidamente restauró las sobrecargas eléctricas a su longitud normal.

Experimentos adicionales revelaron que FMRP funciona al interactuar con uno de los mayores canales en las superficies de los axones, que permiten cargar eléctricamente los iones de potasio en los axones, lo que ayuda a dar forma y controlar la duración de la subida de tensión. En las células sanas del cerebro, la función principal de estos canales es evitar que la subida de tensión se vuelva demasiado larga. Klyachko y sus colegas ahora están estudiando las conexiones entre FMRP y el canal en el que interactúa con los axones.