Cómo dos proteínas roban la memoria en el alzhéimer
Mucho antes de que aparezcan los síntomas, una pareja de proteínas va minando la actividad cerebral de manera diferente: de la hiperactividad a la hipoactividad y al deterioro cognitivo, afirma una nueva neuroinvestigación.
Por Enrique Coperías
Tomografías por emisión de positrones (PET) que muestran las proteínas beta-amiloide (dos imágenes, a la izquierda) y tau (dos imágenes, a la derecha) en un cerebro de un paciente con la enfermedad de Alzhéimer. Crédito: Jonathan Gallego Rudolf
Las proteínas beta-amiloide y tau se han asociado durante mucho tiempo con la enfermedad de Alzheimer. La acumulación patológica de estas proteínas conduce al deterioro cognitivo en las personas afectadas por este trastorno neurodegenerativo. Sin embargo, la forma en que lo hace sigue siendo poco conocida.
Un nuevo estudio de los laboratorios de Sylvain Baille, en el Instituto-Hospital Neurológico de Montreal o The Neuro, y Sylvia Villeneuve, en el Centro de Investigación Douglas, ambos en Canadá, proporciona información importante sobre cómo estas proteínas afectan la actividad cerebral y posiblemente contribuyen al deterioro cognitivo de los enfermos con alzhéimer.
Las proteínas beta-amiloide y tau juegan un papel crucial en la patología del alzhéimer, la forma más común de demencia y puede representar entre un 60% y un 70% de los casos. La beta-amiloide se forma a partir de un precursor llamado APP (proteína precursora de amiloide). En el álzheimer, se produce un mal procesamiento del APP, lo que lleva a la acumulación de fragmentos de beta-amiloide que se agrupan para formar placas en el cerebro. Estas placas son tóxicas para las células nerviosas y están asociadas con la inflamación y la disfunción sináptica, lo que contribuye al deterioro cognitivo que afecta a los pacientes con esta demencia.
Biomarcadores de la enfermedad de Alzheimer
Por su parte, la tau es una proteína fundamental para la estabilidad de los microtúbulos —estructuras similares a tubos huecos y estrechos que ayudan a mantener la forma de las células— en las neuronas. En el alzhéimer, la tau se hiperfosforila, lo que provoca su descomposición y la formación de ovillos neurofibrilares. Estos interfieren con el transporte celular y la comunicación entre neuronas, lo que agrava la neurodegeneración.
Ambas proteínas son consideradas biomarcadores importantes para el diagnóstico y estudio de la progresión de la enfermedad, y han sido objetivos de investigación para desarrollar tratamientos potenciales contra la demencia.
«Los modelos animales y computacionales de la enfermedad de Alzheimer indican que los depósitos tempranos de amiloide-β (Aβ) conducen a las neuronas a un régimen hiperactivo, y que los depósitos posteriores de tau manifiestan un efecto opuesto, supresivo, a medida que surgen los déficits conductuales. En este trabajo se describen cambios análogos en la neurofisiología oscilatoria macroscópica del cerebro humano», explican los autores del trabajo en la revista Nature Neuroscience.
Ondas lentas y rápidas
El equipo dirigido por Jonathan Gallego Rudolf, que trabaja en los laboratorios de Baillet y Villeneuve, reclutó a 104 personas con antecedentes familiares de alzhéimer. Escanearon los cerebros de todos ellos utilizando una combinación de tomografía por emisión de positrones (PET), para detectar la presencia y localización de las proteínas; y magnetoencefalografía (MEG), para registrar la actividad cerebral en estas regiones.
Los científicos compararon los resultados de los dos escáneres y descubrieron que las zonas cerebrales con mayores niveles de beta-amiloide mostraban expresiones macroscópicas de hiperactividad cerebral, que se reflejaban en un aumento de la actividad neuronal de frecuencia rápida y una disminución de la de frecuencia lenta.
Sin embargo, en las personas con amiloide-beta y tau en el cerebro, el patrón cambiaba hacia la hipoactividad, con niveles más altos de patología que provocaban una ralentización de la actividad cerebral.
Recordemos que algunas ondas lentas, como las theta (4-8 Hz) se manifiestan en estados de somnolencia, meditación y sueño ligero, y están relacionadas con la creatividad y la memoria.; y que las rápidas, como las gamma (30 Hz en adelante), están relacionadas con procesos cognitivos complejos, como el aprendizaje, la memoria y la atención.
La magnetoencefalografía registra los campos magnéticos producidos por las corrientes eléctricas que se producen naturalmente en el cerebro. Crédito: Jonathan Gallego Rudolf
Mediante pruebas cognitivas, el equipo descubrió que los participantes con mayores índices de esta ralentización cerebral relacionado con el tándem amiloide-tau mostraban mayores niveles de deterioro en lo que se refiere a la atención y la memoria.
Los resultados sugieren que la interacción entre beta-amiloide y tau altera la actividad cerebral antes de que aparezcan síntomas cognitivos apreciables. En un estudio de seguimiento, Rudolf planea volver a escanear a los mismos participantes a lo largo del tiempo para comprobar si la acumulación de las dos proteínas promueve una mayor ralentización de la actividad cerebral, y si esto predice con exactitud la evolución cognitiva de los participantes.
«Nuestro estudio aporta pruebas directas en humanos del hipotético cambio en la actividad neurofisiológica, de hiperactividad a hipoactividad neuronal, y su asociación con el deterioro cognitivo longitudinal —explica Rudolf. Y añade—: Estos resultados son paralelos a los obtenidos en modelos animales y computacionales, y contribuyen a mejorar nuestra comprensión de los mecanismos patológicos que subyacen a la fase preclínica de la enfermedad de Alzheimer». ▪️
Información facilitada por la McGill University
Fuente: Gallego-Rudolf, J., Wiesman, A.I., Pichet Binette, A. et al. Synergistic association of Aβ and tau pathology with cortical neurophysiology and cognitive decline in asymptomatic older adults. Nature Neuroscience (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s41593-024-01763-8
