Divulgación
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El problema
Uno de los mayores problemas de Europa es el hecho de que su población está envejeciendo. Además de las implicaciones que ello conlleva para el esfuerzo y financiación de los programas de pensiones y seguridad social, existe un obvio problema de salud.
La expectativa de vida ha aumentado en Europa y, así, se ha producido un incremento dramático en la prevalencia de las enfermedades neurodegenerativas. Actualmente, la prevalencia de la demencia entre la población mayor de 65 años es del 10-15%. De ésta, aproximadamente el 50% está causada por la enfermedad de Alzheimer, lo que indica que la prevalencia de este desorden está alrededor del 6%. Es más, se ha estimado que casi la mitad de la población mayor de 85 años sufrirá demencia.
Las imágenes de la izquierda muestran un cerebro normal, mientras que las de la derecha pertenecen a un paciente que sufre de enfermedad de Alzheimer. Las imágenes inferiores indican, en rojo/amarillo, las zonas metabólicamente más activas del cerebro. Como puede apreciarse claramente, la pérdida neuronal en la enfermedad de Alzheimer se acompaña de la pérdida de función metabólica.
Las posibles causas
Entre las posibles causas de estas enfermedades, el denominado estrés oxidativo juega un importante papel. Se le llama estrés oxidativo a la ruptura del balanca entre la formación de las especies químicas reactivas derivadas del oxígeno y la capacidad de las células de retirarlas. Como consecuencia de ello, las especies reactivas derivadas del oxígeno dañan ciertos componentes de las células, pero especialmente las neuronas porque estas células son más vulnerables que las demás céulas del organismo.
Las especies reactivas del nitrógeno se producen de forma similar,
pero siempre tras la formación de óxido nítrico, un radical
libre que ha pasado desapercibido hasta finales de los años 80. El óxido
nítrico es una molécula importante en los sistemas biológicos,
incluyendo el cerebro, donde desempeña funciones esenciales, especialmente
en la memoria. Sin embargo, cuando la formación de óxido nítrico
se acompaña de un exceso en especies reactivas derivadas del oxígeno,
de forma sinérgica se forman las especies reactivas derivadas del nitrógeno
que. si no se retiran convenientemente, pueden dañar seriamente componentes
celulares tales como proteínas, ácidos nucleicos o los lípidos
de la membrana plasmática celular.
Representación esquemática de la sinapsis, ésto es, del espacio donde una nenurona establece contacto químico con otra(s). La señal (impulso eléctrico) de la neurona presináptica se transmite a la neurona postsináptica mediante la liberación de glutamato, un aminoácido neurotransmisor que activa unos receptores específicos localizados en la membrana plasmática de la neurona postsináptica. Una vez estos receptores se activan, la señal se traduce en la formación de óxido nítrico.
La acumulación anormal de ciertas proteínas intra- o extracelulares, tales como ß-amiloide, a-sinucleina o huntingtina, entre otras, desencadenan también neurodegeneración. Sin embargo, la causa precisa que conlleva a esta acumulación anormal no se conoce del todo. Además, es interesante el hecho de que las especies derivadas del oxígeno y del nitrógeno pueden promover la acumulación de estas proteínas. Esto indica que el estrés oxidativo y/o nitrosativo es un componente crítico de la cascada molecular que conduce a la neurodegeneración.
Las actividades de investigación del grupo de Juan P. Bolaños
En un intento de mitigar los problemas derivados del incremento de la prevalencia de las enfermedades neurodegenerativas, el grupo de investigación de Juan P. Bolaños está interesado en contribuir a la dilucidación de los mecanismos moleculares que conllevan a la muerte neuronal en estos desórdenes neurológicos.
En particular, estamos investigando en las siguientes líneas principales:
1. Dianas moleculares
del óxido nítrico en el cerebro a nivel intracelular.
En el año 1993, nosotros describimos que el óxido nítrico causaba un daño a nivel subcelular en las células cerebrales. En concreto, el orgánulo implicado en la generación de la energía celular la mitocondria era particularmente susceptible a las acciones del óxido nítrico. Nosotros, así como otros, observamos que la interacción del óxido nítrico con la mitocondria se producía a nivel de la denominada citocromo c oxidasa, una proteína importante implicada en la transferencia de electrones que provienen de los nutrientes hasta convertirse energía en la mitocondria. Ahora, estamos investigando si esta intereacción es tan sólo la primera parte de una más compleja regulación de las funciones neuronales, tanto en situaciones normales como anormales.
(Izquierda)
La mitocondria es un orgánulo pequeño que tiene dos membranas. (Derecha)
Representación esquemática de la llamada cadena respiratoria mitocondrial.
Los electrones procedentes de los sustratos (NADH o succinato) se transfieren, a
través de esta cadena, al oxígeno. Este proceso ayuda a la generación
de la denominada fuerza protón-motriz, que sirve pa1@߹)2\DxG RܗGDKH"SCDk\zaD',^h@& `ԎLI0 @ UfB05 HAHx[dDH d@tG%ԥA}ȲaA;;DQST\Q
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