Un nuevo estudio realizado en ratones muestra que un fallo en la forma en que las células cerebrales se deshacen de los residuos precede a la acumulación de placas llenas de residuos que se conoce en la enfermedad de Alzheimer, según publican los investigadores en la portada de la revista ´Nature Neuroscience´ online.

Durante décadas se ha argumentado que estas placas, que contienen la proteína beta amiloide, se acumulan fuera de las células como primer paso crucial para el daño cerebral observado en la enfermedad de Alzheimer. Dirigido por investigadores de la Facultad de Medicina Grossman de la Universidad de Nueva York y del Instituto Nathan Kline, el nuevo estudio cuestiona esta idea, conocida como la hipótesis de la cascada amiloide.

Los últimos resultados del estudio sostienen, en cambio, que el daño neuronal característico de la enfermedad de Alzheimer se produce en el interior de las células y mucho antes de que estas placas amiloides en forma de hilo se formen completamente y se aglutinen en el cerebro.

El estudio rastrea la raíz de la disfunción observada en ratones criados para desarrollar la enfermedad de Alzheimer hasta los lisosomas de las células cerebrales. Se trata de pequeños sacos en el interior de cada célula, llenos de enzimas ácidas que participan en la descomposición, eliminación y reciclaje rutinarios de los residuos metabólicos de las reacciones celulares cotidianas, así como de las enfermedades.

Los investigadores señalan que los lisosomas también son fundamentales para descomponer y eliminar las partes de una célula cuando ésta muere de forma natural.

Como parte del estudio, los investigadores rastrearon la disminución de la actividad de los ácidos en el interior de los lisosomas de células de ratón intactas a medida que las células se lesionaban en la enfermedad.

Las pruebas de imagen desarrolladas en NYU Langone Health y Nathan Kline (para rastrear la eliminación de residuos celulares) mostraron que ciertos lisosomas de las células cerebrales se agrandaban al fusionarse con las llamadas vacuolas autofágicas llenas de residuos que no se habían podido descomponer. Estas vacuolas autofágicas también contenían formas anteriores de beta amiloide.

En las neuronas más dañadas y destinadas a una muerte prematura, las vacuolas se agrupaban en patrones "florales", sobresaliendo de las membranas externas de las células y agrupándose alrededor del centro o núcleo de cada célula.

Las acumulaciones de beta amiloide formaban filamentos en el interior de la célula, otro rasgo distintivo de la enfermedad de Alzheimer. De hecho, los investigadores observaron placas casi formadas en el interior de algunas neuronas dañadas.

"Nuestros resultados relacionan por primera vez el daño neuronal observado en la enfermedad de Alzheimer con problemas en el interior de los lisosomas de las células cerebrales, donde aparece por primera vez la beta amiloide", afirma el investigador principal del estudio, el doctor Ju-Hyun Lee.

"Anteriormente, la hipótesis de trabajo atribuía mayormente el daño observado en la enfermedad de Alzheimer a lo que venía después de la acumulación de amiloide fuera de las células cerebrales, no antes y desde dentro de las neuronas", añade Lee, profesor asistente de investigación en el Departamento de Psiquiatría y Salud Langone de la NYU e investigador científico en Nathan Kline.

"Esta nueva evidencia cambia nuestra comprensión fundamental de cómo progresa la enfermedad de Alzheimer; también explica por qué tantas terapias experimentales diseñadas para eliminar las placas amiloides no han logrado detener la progresión de la enfermedad, porque las células cerebrales ya están paralizadas antes de que las placas se formen completamente fuera de la célula", apunta el investigador principal del estudio, Ralph Nixon.

"Nuestra investigación sugiere que los futuros tratamientos deberían centrarse en revertir la disfunción lisosomal y reequilibrar los niveles de ácido dentro de las neuronas del cerebro", subraya Nixon, profesor del Departamento de Psiquiatría y del Departamento de Biología Celular de la NYU Langone, así como director del Centro de Investigación de la Demencia en Nathan Kline.

Los investigadores dicen que ya están trabajando en terapias experimentales para tratar los problemas lisosomales observados en sus estudios.

Un estudio reciente, publicado en abril en ´Science Advances´, del equipo de la NYU Langone atribuye una de las causas de los problemas de eliminación de residuos de las células a un gen llamado PSEN1. Hace tiempo que se sabe que este gen es el causante de la enfermedad de Alzheimer, pero su papel adicional en la causa de la enfermedad (a través de la disfunción lisosomal) sólo se está aclarando ahora.

Su trabajo reciente también demostró que el daño neuronal en un modelo de ratón PSEN1 de la enfermedad de Alzheimer podía revertirse restaurando los niveles adecuados de ácido en los lisosomas.