Comprueban por primera vez en un mamífero que las neuronas del reloj biológico se “remodelan” cada 24 horas

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El estudio internacional, realizado sobre ratones, en el que participó una investigadora del CONICET, sugiere que las neuronas que marcan el ritmo circadiano del cerebro adulto humano podrían tener un grado de plasticidad mayor al que se pensaba.

A partir de estudios realizados en las llamadas moscas de la fruta (Drosophila melanogaster), se sabía que las neuronas que controlan el reloj biológico cambian la capacidad de contactar y comunicarse con otras neuronas según la hora del día y los estímulos del ambiente. Pero se desconocía si estas modificaciones estructurales también se producen en el cerebro adulto de los mamíferos. Ahora, un grupo internacional de científicos, liderado por el experto argentino en Cronobiología, Horacio de la Iglesia, de la Universidad de Washington (Estados Unidos), y en el que participó la investigadora del CONICET, Fernanda Ceriani, comprobó que sí.

Neuronas pre y postsinápticas visualizadas con diferentes emisiones fluorescentes en el núcleo supraquiasmático del ratón. En verde, los contactos entre ellas.

“El trabajo que acabamos de publicar en Current Biology demuestra un fenómeno similar en neuronas del ratón que son funcionalmente análogas a las de la mosca. Esto sugiere que esa habilidad de tener ritmos de 24 horas de remodelado estructural es una propiedad crítica de los relojes circadianos centrales”, aseguró De la Iglesia.

Al respecto, Ceriani, investigadora del Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA, CONICET-FIL) y jefa del Laboratorio de Genética del Comportamiento de la Fundación Instituto Leloir, señaló que “la importancia de este hallazgo es enorme, porque sugiere que el cerebro adulto muestra un grado de plasticidad mucho mayor al que se pensaba”.

Reloj biológico
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El reloj biológico es un mecanismo interno que impone un ciclo de 24 horas –ritmo circadiano– a las funciones básicas de los seres vivos (liberación de hormonas, metabolismo, patrones de sueño, entre otras), organizándolas para que ocurran en el momento óptimo del día. Existe un reloj o “marcapasos” central, que reside en el núcleo supraquiasmático del hipotálamo cerebral (SCN, por sus siglas en inglés); y varios relojes periféricos, que se ubican en diferentes tejidos del organismo.

Horacio de la Iglesia, de la Universidad de Washington (EE.UU.), y Fernanda Ceriani, de la Fundación Instituto Leloir, dos de los autores del estudio.

El reloj central se pone en hora a diario en respuesta a claves del ambiente, principalmente los ciclos de luz y oscuridad, pero también por la ingesta de comida o la actividad social. Un mal funcionamiento puede generar diversos problemas de salud: desde una disminución de las defensas e insomnio hasta depresión, diabetes y menor rendimiento cognitivo.

“El hecho de que las neuronas en cualquier circuito del cerebro tengan ritmos de 24 horas de expansión y retracción de sus fibras es totalmente inesperado e intrigante. El descubrimiento de que esto efectivamente ocurre surgió del laboratorio de Fernanda Ceriani en la Fundación Instituto Leloir hace más de 15 años”, reconoció De la Iglesia, que en base a esa información se propuso evaluar qué ocurría en un mamífero.

Con ese objetivo, “pintaron” ciertas neuronas del SCN del ratón –llamadas VIP– con una molécula de un color rojo intenso que tiene la habilidad de escabullirse por todos los rincones del interior de las células. Al examinar el tejido cerebral bajo microscopios especiales pudieron detectar que la ramificación de esas neuronas cambiaba muchísimo a lo largo del día.

“Dentro del SCN del ratón, las neuronas VIP cumplen una función similar a las neuronas PDF con las que trabajamos nosotros en Drosophila, y que describimos cómo arman y desmantelan a lo largo del día sus contactos (sinapsis) con otras neuronas”, precisó Ceriani.

De acuerdo con De la Iglesia “sería muy difícil concebir que esto puede pasar en el reloj biológico de un ratón y no en el de un ser humano, ya que ambas estructuras tienen gran homología anatómica y funcional”. “El impacto es difícil de estimar en este momento, pero esperamos que experimentos futuros en el ratón puedan dilucidarlo”, concluyó.

Importante
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Referencia bibliográfica:

Alexandra F. Neitz, Bryn M. Carter, M. Fernanda Ceriani, Mark H. Ellisman & Horacio O. de la Iglesia (2024). Suprachiasmatic nucleus VIPergic fibers show a circadian rhythm of expansion and retraction. Current Biology. Doi: 10.1016/j.cub.2024.07.051

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