Un estudio muestra cómo se induce a la microglía a cambiar su estado para adaptarse a diferentes áreas del cerebro

Desde acciones cotidianas como caminar y hablar hasta hazañas de excelencia atlética o académica, el cerebro adquiere y procesa información constantemente para producir estos comportamientos increíbles. El proceso requiere toda una orquesta de células que se escuchan entre sí y ajustan sus funciones para armonizar juntas. Una de las preguntas restantes más fundamentales de la neurociencia es cómo las células del cerebro se mueven, interactúan y se coordinan entre sí para producir estas actividades.

En el cerebro, esta sinfonía celular incluye no solo neuronas, sino también células que normalmente desempeñan un papel en la defensa del cuerpo contra los patógenos. Un grupo son pequeñas células inmunitarias llamadas microglía, que los investigadores están aprendiendo cada vez más que desempeñan papeles de gran tamaño en la función cerebral, la salud y la enfermedad. Las células también están ganando cada vez más atención por su papel en el montaje y mantenimiento de los circuitos neuronales, y por cómo pueden cambiar su identidad molecular para adaptarse a su entorno. Para los neurocientíficos, el misterio ha sido durante mucho tiempo cómo hacen este cambio.

En un nuevo informe en Naturaleza, un equipo de investigadores del laboratorio de la profesora de la familia Golub de células madre y biología regenerativa Paola Arlotta y del Centro Stanley para la Investigación Psiquiátrica en el Instituto Broad del MIT y Harvard están más cerca de responder esta pregunta. El artículo, publicado el miércoles, muestra que las células de la microglía «escuchan» a las neuronas vecinas y cambian su estado molecular para adaptarse a ellas.

«Cuando se descubrieron por primera vez, se asumió que la microglía era simplemente carroñera, que limpiaba los desechos celulares y ayudaba a combatir los patógenos», dijo Jeffery Stogsdill, quien dirigió el estudio como investigador postdoctoral en el Laboratorio Arlotta. «Ahora sabemos que la microglía puede interactuar con las neuronas de formas muy sofisticadas que pueden afectar la función neuronal».

Este descubrimiento podría algún día abrir la puerta a líneas de investigación que puedan enfocarse en las comunicaciones entre la microglía y sus neuronas asociadas con precisión milimétrica (trastornos como el autismo y la esquizofrenia surgen cuando estas comunicaciones entre las células fallan).

«Ya no tendrías que tratar, por ejemplo, la microglía como un tipo de célula general cuando intentas afectar el cerebro», continúa Stogsdill. «Podemos apuntar a estados muy específicos, o podemos apuntar a subtipos muy específicos de neuronas con la capacidad de cambiar estados específicos de microglía. Nos permite tener granularidad de alto nivel».

El estudio proporciona una visión única de cómo los diferentes tipos de células trabajan juntos en armonía.

«Lo que estamos descubriendo aquí son las reglas por las cuales los diferentes tipos de células en el cerebro se comunican entre sí y se influyen entre sí para, en última instancia, poder hacer más juntos», dijo el autor principal Arlotta, miembro del instituto Broad.

En el artículo, los científicos describen cómo las neuronas entrenan a la microglía para que trabaje con ellas cuando se encuentran por primera vez, en las primeras etapas de la vida del cerebro. El grupo descubrió que durante la formación de la corteza cerebral, una parte del cerebro responsable de la función motora especializada, la percepción sensorial y la cognición, diferentes tipos de neuronas influyen en el número y el estado molecular de la microglía cercana de manera única.

«Estos diferentes tipos de neuronas corticales reclutan diferentes números de microglía», dijo Stogsdill. «Luego modelan esas microglías para decirles exactamente de qué tipo deben ser».

La corteza cerebral está organizada en capas con diferentes tipos de neuronas que residen en cada una. Los investigadores utilizaron métodos de perfiles genéticos para examinar la microglía en las diferentes capas y descubrieron que la microglía variaba en número y estado molecular según la capa en la que se encontraban. Luego, el equipo cambió la composición de los tipos de neuronas en estas capas y descubrió que podían influir en la distribución de los diferentes estados microgliales. La microglía coincidía con los tipos de neuronas en las nuevas ubicaciones, lo que confirma que las neuronas las estaban influenciando.

Luego, el equipo de investigación construyó un atlas molecular que describe la comunicación entre las neuronas y la microglía. El equipo analizó sus datos de perfiles para encontrar pares de proteínas que interactúan expresadas por los diferentes estados microgliales y sus neuronas asociadas. Dicho atlas molecular podría permitir futuras investigaciones sobre los roles funcionales de estas interacciones y posibles objetivos para la intervención terapéutica. Planean comenzar explicando exactamente cuáles son las diferencias y distinciones funcionales entre la microglía en las diferentes capas.

«Sabemos que la microglía puede afectar la función del circuito neuronal, y ahora sabemos que las neuronas pueden reclutar tipos específicos de microglía en su vecindario», dijo Arlotta. «Es una idea fascinante que las neuronas puedan remodelar su entorno para ayudar a afinar la función de su propio circuito».