Las células que rodean a las neuronas pueden regular su actividad mitocondrial

Aunque representa sólo el 2 por ciento del volumen corporal, el cerebro, un tejido de gran complejidad compuesto por distintos tipos celulares con funciones y requerimientos energéticos diferentes que deben ser regulados estrechamente, consume el 20 por ciento de la energía producida por el organismo.

Así, la desregulación de la producción energética en el cerebro se ha relacionado con los procesos de envejecimiento o con situaciones patológicas como la enfermedad de Alzheimer. A nivel celular un elevado porcentaje de la energía se genera en la mitocondria, considerada como 'la central eléctrica' celular. Este proceso requiere oxígeno, y la medida de su consumo, denominada respiración mitocondrial, es un indicador de su actividad y capacidad de producción energética en forma de ATP, la 'moneda energética' celular.

Hasta ahora se pensaba que las neuronas eran el único tipo celular del cerebro capaz de regular la producción de energía por parte de la mitocondria, en respuesta a su tarea fundamental (la activación neuronal necesaria para la transmisión del impulso nervioso). No obstante, en el nuevo trabajo, llevado a cabo en colaboración con la profesora Araceli del Arco de la Universidad de Castilla-La Mancha, se ha demostrado que los astrocitos también son capaces de aumentar y regular la actividad respiratoria mitocondrial en respuesta a estímulos implicados en la activación neuronal.

De hecho, durante mucho tiempo a los astrocitos, células que rodean a las neuronas en el cerebro, se les adjudicó un papel secundario en la fisiología cerebral. Sin embargo, actualmente se sabe que los astrocitos son funcionalmente igual de relevantes a las neuronas en procesos como la memoria.

Mediante el uso de técnicas de microscopía que permiten analizar cambios en los niveles de metabolitos e iones de la célula viva en tiempo real, los investigadores observaron que los astrocitos estimulados con neurotransmisores (como glutamato y ATP) aumentan la actividad respiratoria mitocondrial.

Además, el equipo ha logrado determinar que este aumento se debe a la producción de metabolitos que se consumen por la mitocondria, como es el piruvato, y que su producción se activa por señales celulares como Ca 2+ o Na + desencadenadas por la acción de los neurotransmisores. Estos resultados esclarecen el metabolismo de los diferentes tipos celulares del cerebro, pues hasta ahora se sabía poco sobre la capacidad de consumo de oxígeno por los astrocitos.