La enfermedad de Alzheimer puede, en términos simples, verse como una acumulación de desechos en el cerebro que altera la actividad neuronal. Esta acumulación conduce a la pérdida de conexiones neuronales y de la integridad de la materia cerebral, lo que resulta en síntomas familiares como pérdida severa de memoria y desregulación emocional.
A medida que avanza la investigación sobre los orígenes, el tratamiento y la prevención de la enfermedad, los científicos exploran nuevas formas de mejorar la capacidad del cerebro para eliminar los desechos tóxicos que se acumulan en el Alzheimer.
En un nuevo estudio, un equipo del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), el Hospital de China Occidental de la Universidad de Sichuan (WCHSU) y colegas del Reino Unido revirtieron significativamente la enfermedad de Alzheimer en ratones al mejorar el sistema de eliminación de desechos vasculares del cerebro utilizando nanopartículas bioactivas.
Sus hallazgos, publicados en Nature’s Signal Transduction and Targeted Therapy, allanan el camino para mejores opciones de tratamiento para el Alzheimer en humanos.
El Alzheimer es un problema de eliminación de desechos
Nuestros cerebros no sólo están protegidos por el cráneo sino también por una delicada membrana semipermeable llamada barrera hematoencefálica (BHE). Esta barrera crea un entorno estable para respaldar funciones neuronales críticas, actuando como guardián entre la red capilar del cerebro, que nutre cada neurona, y el sistema vascular más amplio del cuerpo. Protege el cerebro de toxinas y patógenos, regula el paso de nutrientes esenciales y expulsa compuestos dañinos que se acumulan naturalmente durante el metabolismo normal.
Uno de estos compuestos es el beta amiloide (Aβ), un contribuyente clave a la enfermedad de Alzheimer. Aunque todo el mundo produce Aβ a lo largo de la vida, su acumulación en placas aumenta con la edad. Cuando la capacidad de la BHE para eliminar Aβ disminuye, su concentración tóxica aumenta, lo que desencadena la cascada neurodegenerativa característica del Alzheimer.
Investigaciones anteriores han identificado varios componentes moleculares involucrados en este proceso de eliminación, incluida la proteína 1 relacionada con el receptor de lipoproteína (LRP1). Esta molécula mantiene la integridad de la BHE y ayuda a eliminar el Aβ, pero cuando su función se ve afectada, el Aβ se acumula hasta niveles peligrosos.
Basándose en esta información, el equipo diseñó una nanopartícula que imita a LRP1, lo que le permite “transferir” Aβ a través de la BHE hasta el torrente sanguíneo, donde puede eliminarse de forma segura.
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Las nanopartículas redujeron la beta amiloide en un 50 por ciento
Para probar la terapia, los investigadores inyectaron tres dosis de la nanopartícula en ratones genéticamente modificados para producir en exceso Aβ, lo que provocó un deterioro cognitivo similar al Alzheimer en humanos.
“Sólo una hora después de la inyección observamos una reducción del 50 al 60 por ciento en la cantidad de Aβ dentro del cerebro”, explicó el primer autor del estudio, Junyang Chen, investigador del Hospital de China Occidental de la Universidad de Sichuan y Ph.D. estudiante del University College London (UCL) en un comunicado de prensa.
Para evaluar los efectos a largo plazo del tratamiento, el equipo monitorizó el comportamiento y la capacidad de memoria de los ratones durante varios meses. Los resultados fueron sorprendentes: un ratón de 18 meses (equivalente a un ser humano de 90 años) volvió a comportarse como un ratón sano después de recibir el tratamiento con nanopartículas seis meses antes.
“Lo que es notable es que nuestras nanopartículas actúan como un fármaco y parecen activar un mecanismo de retroalimentación que devuelve esta vía de eliminación a niveles normales”, dijo Giuseppe Battaglia, profesor del IBEC y líder del estudio en el comunicado.
Uso de la biofísica para avanzar en la investigación del Alzheimer
“El efecto a largo plazo proviene de la restauración de la vasculatura del cerebro. Creemos que funciona como una cascada: cuando se acumulan especies tóxicas como el Aβ, la enfermedad progresa. Pero una vez que la vasculatura puede funcionar nuevamente, comienza a eliminar el Aβ y otras moléculas dañinas, lo que permite que todo el sistema recupere su equilibrio”, añadió Battaglia.
El nuevo fármaco actúa como un “interruptor” molecular que reinicia el sistema de gestión de desechos del cerebro imitando las propiedades de LRP1. Tiene la rara capacidad de cruzar la BHE, unirse a Aβ y transportarlo de regreso, restableciendo el papel de la vasculatura como “autopista” de desechos del cerebro. Este proceso apoya la restauración de la función neuronal saludable.
“Nuestro estudio demostró una eficacia notable para lograr una rápida eliminación de Aβ, restaurar la función saludable en la barrera hematoencefálica y conducir a una sorprendente reversión de la patología del Alzheimer”, dijo la coautora del estudio Lorena Ruiz Pérez, investigadora del IBEC.
Dado el impacto devastador de esta enfermedad neurodegenerativa, este enfoque terapéutico innovador algún día podría mejorar el tratamiento del Alzheimer en humanos combinando principios biofísicos con nuestra creciente comprensión de la fisiología del cerebro.
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