Ejercicio: la clave para proteger el cerebro del Alzheimer, según científicos

Investigadores de la Universidad de California - San Francisco revelaron un proceso biológico que podría explicar por qué el ejercicio mejora la memoria y el pensamiento. Sus hallazgos indicaron que la actividad física fortalece el sistema de defensa del cerebro, protegiéndolo del daño relacionado con la edad.

A medida que las personas envejecen, la barrera hematoencefálica se vuelve más frágil. Esta red de vasos sanguíneos normalmente protege al cerebro de sustancias dañinas que circulan en el torrente sanguíneo. Sin embargo, con el tiempo, puede volverse permeable, permitiendo que compuestos dañinos ingresen al tejido cerebral. Esto provoca inflamación, que está vinculada al deterioro cognitivo y se observa comúnmente en trastornos como el Alzheimer.

Hace varios años, el equipo de investigación descubrió que los ratones que hacían ejercicio producían niveles más altos de una enzima llamada GPLD1 en sus hígados. Esta enzima parecía rejuvenecer el cerebro, pero había un misterio: la enzima en sí no puede cruzar la barrera hematoencefálica, lo que dejó a los científicos inseguros sobre cómo entregaba sus beneficios cognitivos.

La nueva investigación proporciona una respuesta.

Cómo GPLD1 reduce la inflamación cerebral

Los científicos encontraron que GPLD1 influye en otra proteína conocida como TNAP. A medida que los ratones envejecen, TNAP se acumula en las células que forman la barrera hematoencefálica. Esta acumulación debilita la barrera y aumenta su permeabilidad. Cuando los ratones hacen ejercicio, sus hígados liberan GPLD1 en el torrente sanguíneo. La enzima viaja a los vasos sanguíneos que rodean el cerebro y elimina TNAP de la superficie de esas células, ayudando a restaurar la integridad de la barrera.

"Este descubrimiento muestra cuán relevante es el cuerpo para entender cómo el cerebro declina con la edad", afirmó Saul Villeda, PhD, director asociado del Instituto de Investigación sobre el Envejecimiento Bakar de la UCSF.

Villeda es el autor principal del artículo, que fue publicado en la revista Cell el 18 de febrero.

Determinando el papel de TNAP en el deterioro cognitivo

Para determinar cómo GPLD1 ejerce sus efectos, el equipo se centró en lo que la enzima hace mejor. GPLD1 corta proteínas específicas de la superficie de las células. Los investigadores buscaron tejidos que contuvieran proteínas que pudieran servir como objetivos y sospecharon que algunas de estas proteínas podrían acumularse con la edad.

Las células de la barrera hematoencefálica se destacaron porque llevaban varios posibles objetivos de GPLD1. Cuando los científicos probaron estas proteínas en el laboratorio, solo una fue recortada por GPLD1: TNAP.

Experimentos adicionales confirmaron la importancia de TNAP. Los ratones jóvenes genéticamente modificados para producir exceso de TNAP en la barrera hematoencefálica mostraron problemas de memoria y cognición similares a los observados en animales mayores.

Cuando los investigadores redujeron los niveles de TNAP en ratones de 2 años -que son equivalentes a 70 años humanos- la barrera hematoencefálica se volvió menos permeable, disminuyó la inflamación y los animales mejoraron en las pruebas de memoria.

"Pudimos aprovechar este mecanismo en una etapa tardía de la vida, para los ratones, y aún funcionó", dijo Gregor Bieri, PhD, un becario postdoctoral en el laboratorio de Villeda y co-primer autor del estudio.

Implicaciones para el Alzheimer y el envejecimiento cerebral

Los hallazgos sugieren que el desarrollo de medicamentos capaces de recortar proteínas como TNAP podría ofrecer una nueva estrategia para restaurar la barrera hematoencefálica, incluso después de que se haya debilitado por el envejecimiento.

"Estamos descubriendo biología que la investigación sobre el Alzheimer ha pasado por alto en gran medida", dijo Villeda. "Esto podría abrir nuevas posibilidades terapéuticas más allá de las estrategias tradicionales que se centran casi exclusivamente en el cerebro".

Los autores del estudio incluyen a otros investigadores de la UCSF: Karishma Pratt, PhD; Yasuhiro Fuseya, MD, PhD; Turan Aghayev, MD; Juliana Sucharov; Alana Horowitz, PhD; Amber Philp, PhD; Karla Fonseca-Valencia, licenciada; Rebecca Chu; Mason Phan; Laura Remesal, PhD; Andrew Yang, PhD; y Kaitlin Casaletto, PhD. Para ver todos los autores, consulte el artículo.

El estudio fue apoyado en parte por los Institutos Nacionales de Salud (AG081038, AG086042, AG082414, AG077770, AG067740, P30 DK063720); Simons Foundation; Bakar Family Foundation; Cure Alzheimer’s Fund; Hillblom Foundation; Glenn Foundation; JSPS; Japanese Biochemistry Postdoctoral Fellowship; Multiple Sclerosis Foundation; Frontiers in Medical Research; American Federation for Aging Research; National Science Foundation; Bakar Aging Research Institute; Marc y Lynne Benioff.