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Células madre y Alzheimer

Investigadores de la Universidad de California (San Diego) han creado células madre derivadas de la enfermedad de Alzheimer con un método 'in vitro'. Para ello, los científicos extrajeron células (fibroblastos, en concreto) de tejidos de piel de pacientes con este trastorno y las reprogramaron a células madre pluripotentes inducidas para diferenciarlas en neuronas. La investigación representa un método nuevo para el estudio de las causas del Alzheimer, así como para el desarrollo de fármacos con los que tratar la enfermedad.

"Los investigadores han tenido que imitar algunos aspectos de la enfermedad en células humanas no neuronales, o en modelos animales, ya que al tratar con cerebros humanos, no podemos realizar biopsias en pacientes vivos", explica Lawrence Goldstein, autor principal del estudio. "Sin embargo, ninguno de los enfoques es realmente definitivo", añadió.

Con las neuronas de Alzheimer 'in vitro', los científicos pueden investigar más a fondo cómo comienzan los procesos bioquímicos del Alzheimer que, eventualmente, destruyen las células del cerebro asociadas con funciones cognitivas elementales, como la memoria. En la actualidad, la investigación depende en gran medida de estudios de tejidos 'post-mortem'.

Es posible clasificar a las células madre en tres tipos diferentes según el potencial de diferenciación que poseen: Es así como tenemos las células madre totipotenciales, las células madre pluripotenciales y las células madre multipotenciales.

Células madre totipotenciales: Son aquellas células capaces de producir tejido embrionario y extraembrionario. Es decir estas células tienen la capacidad de desarrollar un embrión completo.

Células madre pluripotenciales: Son aquellas células que poseen la habilidad de diferenciarse a tejidos procedentes de cualquiera de las tres capas embrionarias. Para que una célula se considere pluripotencial y sea terapéuticamente viable debe cumplir los siguientes requisitos: a partir de ella se deben generar más células similares que compartan esta capacidad y que deben ser funcionales in vitro e in vivo. Además, debe producirse un asentamiento claro y persistente de estas células en el tejido blanco, tanto en presencia o ausencia de daño en los tejidos en los cuales se injerta.

Por último, tenemos las células madre multipotenciales, que son aquellas células que pueden diferenciarse a diferentes tipos celulares nacidos de la misma hoja embrionaria. En los inicios de la investigación con células madre, se consideraba que las células madre adultas pertenecían a este último tipo de células, mientras que las células madre embrionarias se consideraban como pluripotenciales. Sin embargo, en la práctica esto no se corrobora de manera estricta ya que en la actualidad no existen investigaciones que cumplan todos estos criterios de forma exacta. Por el contrario, algunos estudios revelan de forma bastante evidente la posible existencia de células madre adultas pluripotenciales viables.

Las células madres adultas pueden ser extraídas no sólo de una fuente sino de distintos tejidos distribuidos en todo el cuerpo. Estos tejidos son:

-El tejido hematopoyético.

-El tejido epidérmico.

-El tejido neuronal.

-El tejido músculo-esquelético.

-El tejido hepático.

-El tejido pancreático y pulmonar.

Al conseguir por vez primera transformar una célula madre embrionaria humana en una neurona específica, del mismo tipo que destruye la enfermedad del Alzheimer en sus estadíos iniciales, se abre un camino nuevo y promisor para combatir el mal.

El avance permitirá probar nuevos medicamentos contra esta enfermedad y, con el tiempo, se espera que posibilite los transplantes de nuevas neuronas en pacientes con Alzheimer, para que éstos puedan recuperar la memoria.

Según el esquema de la generación de células madre pluripotenciales inducidas, el equipo de investigadores de la Universidad Northwestern de Estados Unidos se considera que ha conseguido transformar una célula madre embrionaria humana en una neurona colinérgica.

La destrucción de este tipo de células nerviosas del cerebro es lo que ocasiona la pérdida de la memoria en pacientes con este trastorno.

Tanto la pérdida de memoria como la desorientación son los primeros síntomas del Alzheimer que se manifiestan como deterioro cognitivo y trastornos conductuales.

Según publica la citada universidad en un comunicado, la posibilidad de reprogramar las células madre para dar lugar a un suministro ilimitado de neuronas humanas propiciará la aparición de nuevos fármacos de prueba contra el Alzheimer.

Por otro lado, el avance permitirá a los científicos analizar las causas de la muerte de las neuronas y, con el tiempo, posibilitará los transplantes de nuevas neuronas en pacientes con Alzheimer.

Concretamente, los investigadores de la Northwestern University consiguieron desarrollar, a partir de las células madre, unas neuronas conocidas como “neuronas colinérgicas del cerebro anterior basal”.

Estas células nerviosas son las que ayudan a una región del cerebro llamada hipocampo a retener los recuerdos. En el cerebro existe una población relativamente pequeña de estas neuronas, pero su pérdida provoca un efecto veloz y devastador en la capacidad de recordar.

Según uno de los autores de la investigación, el neurólogo de la Universidad Northwestern, Jack Kessler, ahora que ya se sabe cómo desarrollar estas células nerviosas en laboratorio, éstas podrán ser estudiadas en cultivos, para averiguar cómo se puede evitar su muerte.

Otro de los autores del estudio, el también neurólogo Christopher Bissonnette, añade que “esta técnica para producir neuronas permite hacer crecer un número casi infinito de estas células en laboratorio, lo que permitirá a otros científicos analizar por qué esta población de células muere selectivamente como consecuencia del Alzheimer”.

La posibilidad de generar neuronas también supone que los investigadores puedan testar rápidamente miles de medicamentos distintos para comprobar cuál de ellos mantiene a las células vivas en un entorno nocivo. Esta técnica de experimentación rápida es conocida como “cribado de alto rendimiento”.

Jack Kessler (Universidad Northwestern) y Bissonnette han demostrado ya que las neuronas producidas con su método funcionan igual que las neuronas originales. Los científicos trasplantaron las neuronas generadas en el hipocampo del cerebro de ratones, en el que se constató que presentaban un funcionamiento corriente.

Las neuronas desarrolladas a partir de células madre produjeron axones o prolongaciones neuronales que conducen el impulso nervioso dirigido hacia el hipocampo, y liberaron acetilcolina, que es un neurotransmisor que liberan específicamente las neuronas colinérgicas, y que es necesario para que el hipocampo retenga los recuerdos procedentes de otras partes del cerebro.

En otra investigación reciente, estos mismos científicos descubrieron una segunda técnica de desarrollo de nuevas neuronas. En este caso, los investigadores generaron en primer lugar células madre embrionarias (conocidas como células madre pluripotentes inducidas o iPS) a partir de células de piel humana y, después, transformaron las iPS en neuronas.

Estas neuronas y sus células madre precedentes fueron desarrolladas a partir de células de piel de tres grupos de personas: pacientes con Alzheimer, pacientes sanos sin antecedentes de casos de Alzheimer en sus familias, y pacientes sanos con una propensión más aguda a padecer la enfermedad, por antecedentes familiares (por razones genéticas o desconocidas).

Según Kessler, este método constituye una “nueva forma de estudiar células humanas enfermas por el Alzheimer”. Pero hay que buscarle un hogar a las neuronas.

Según explica Bissonnette: “una célula madre tiene el potencial de convertirse en cualquier célula del cuerpo, desde una célula del corazón hasta una de la piel. Su desarrollo final está ocasionado por una gran cantidad de factores que lentamente la dirigen hacia un tipo concreto de célula”.

Además, los científicos tuvieron no sólo que generar las células, sino también aprender cómo estabilizarlas, de manera que viviesen al menos 20 días para poder probar que eran las células que esperaban.

A pesar de la importancia de los avances obtenidos, aún queda por averiguar en qué tipo de cultivo de tejido las neuronas humanas maduras podrían vivir. Una vez que se descubra esto, los científicos podrán hacer que las neuronas duren un tiempo indefinido. Los resultados de la presente investigación han aparecido publicados en la revista especializada Stem Cells.

La neurogénesis y la enfermedad de Alzheimer

En relación con los estudios sobre la neurogénesis en el adulto y el aprendizaje y la memoria, los neurocientíficos pueden aprovechar los datos que aportan los enfermos de cáncer que están sometidos a tratamientos de quimioterapia. En efecto, los fármacos quimioterápicos detienen la división celular de una manera generalizada en todo el organismo y, en el caso que nos ocupa (la neurogénesis), afectan a la formación de nuevas neuronas. Los enfermos de cáncer sometidos a estos durísimos tratamientos químicos suelen manifestar problemas de aprendizaje y de memoria.

En los pacientes con la enfermedad de Alzheimer, entre otros síntomas biológicos, se observa una degeneración de las neuronas hipocampales y, como todo el mundo sabe, una pérdida progresiva de la capacidad de aprendizaje y memoria.

Con los datos que nos proporciona la neurociencia en animales de laboratorio, ratas preferentemente, no es descabellado pensar que en los enfermos de Alzheimer se produzca alguno o algunos de los siguientes hechos: que haya menos neurogénesis, que la maduración de las neuronas recién formadas sea anómala o que la falta de actividad de las nuevas neuronas las haga desparecer rápidamente.

No obstante lo anterior, es un dato optimista el hecho de que en el hombre, al igual que en las ratas, la actividad aeróbica parece estimular la neurogénesis. Además, en un estudio reciente, se ha demostrado que el tratamiento crónico con fármacos antidepresivos mejoraba el funcionamiento general de los pacientes con la enfermedad de Alzheimer, lo que implicaría que a estos enfermos, al menos en los primeros momentos de la enfermedad, les sería aconsejable la actividad física y la ingestión de antidepresivos.

Esto no supone que los tratamientos citados sean la panacea, ya que esta patología cruel acaba no sólo con las nuevas neuronas del hipocampo, sino con muchas otras ubicadas en regiones encefálicas en las que no hay neurogénesis.

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