Un grupo de investigación del Instituto de Biomedicina de Valencia (IBV), del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha descubierto que la autofagia, un mecanismo de reciclaje celular, es la que permite a las células madre neurales entrar en reposo tras la primera semana de vida, pasando a formar parte de la reserva necesaria para la formación de neuronas en la edad adulta.

Los resultados de este estudio publicado en la revista 'Nature Communications' suponen un avance significativo en la comprensión del desarrollo del cerebro y tienen un impacto potencial en futuros tratamientos de enfermedades neurodegenerativas.

Según explican los investigadores del CSIC, el cerebro humano tiene la capacidad de generar constantemente nuevas neuronas, incluso en la etapa adulta. Esta capacidad se debe a la existencia de reservas de células madre neurales que se mantienen en reposo después de su proliferación durante la formación del cerebro. Estas células madre pueden ser reclutadas posteriormente para formar nuevas neuronas totalmente funcionales.

En tiempos de Santiago Ramón y Cajal, el célebre Nobel español pionero en el estudio del cerebro, se creía que no había generación de neuronas en el cerebro adulto. Sin embargo, en las últimas décadas se ha demostrado lo contrario, especialmente en regiones como el hipocampo. Allí se encuentran reservas de células madre neurales capaces de producir nuevas neuronas durante toda la vida. Durante la etapa adulta, estas células madre se encuentran en un estado de reposo similar al sueño, pero pueden ser activadas para formar neuronas funcionales.

Las células madre neurales en el cerebro de los mamíferos adultos derivan de precursores en división activa, que luego abandonan su estado altamente proliferativo para formar los reservorios en reposo durante el desarrollo.

"Hasta ahora se desconocía cómo se establecían estos reservorios. En este estudio, revelamos por primera vez un mecanismo intrínseco en las propias células madre neurales que es necesario para pasar del estado proliferativo al estado de reposo característico del cerebro adulto", explica Helena Mira Aparicio, científica del CSIC en el IBV y líder del estudio.

El equipo de investigación ya había identificado previamente las señales externas que controlan el equilibrio entre el reposo y la actividad de las células madre en la etapa adulta. Ahora, demuestran que la entrada inicial de las células madre en el estado de reposo durante la fase posnatal temprana está regulada por un proceso celular denominado autofagia.

La autofagia es un mecanismo de reciclaje celular que se encarga de eliminar componentes dañados, como agregados de proteínas, para mantener la integridad celular. El estudio empleó animales transgénicos con células madre deficientes en el gen Atg7, clave para la autofagia, y también se utilizaron cultivos de células madre aisladas del hipocampo de ratones y manipuladas con moléculas que activan o inhiben la autofagia.

"Cuando las células madre entran en reposo, se acumulan agregados de proteínas y la maquinaria autofágica se activa para reciclar estos agregados. Si se interfiere con este proceso, las células continúan dividiéndose", describe la investigadora. "Una vez que adquieren el estado de reposo, necesitan que la autofagia funcione correctamente para mantenerse inactivas y evitar un envejecimiento prematuro. Por lo tanto, la autofagia controla la transformación de las células precursoras en células madre características del cerebro adulto", concluye Mira.

Además de contribuir al conocimiento básico sobre el desarrollo del cerebro, la identificación de la autofagia como el mecanismo que controla el estado de reposo y la activación de las células madre neurales también puede tener implicaciones en el envejecimiento, según afirma la investigadora del CSIC.

El grupo de investigación del Instituto de Biomedicina de Valencia actualmente se centra en explorar cómo reclutar las células madre del cerebro envejecido para producir nuevas neuronas y mejorar la estructura y funcionalidad cerebral.

"Durante el envejecimiento y en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, se produce una menor generación de neuronas en el hipocampo. Esto se debe a una disminución en el número de células madre neurales y a que estas células están en un estado de reposo cada vez más profundo. En nuestros experimentos con modelos celulares, hemos observado que la modulación de la autofagia, tanto a nivel farmacológico como genético, es suficiente para despertar a las células madre, lo cual es un resultado prometedor", describe Mira.

En resumen, la activación de las reservas internas de células madre neurales para favorecer la producción controlada de nuevas neuronas y su integración en los circuitos cerebrales puede ser una estrategia para contrarrestar los efectos asociados al envejecimiento cerebral, tanto en condiciones normales como en condiciones patológicas, concluye la investigadora del CSIC.