El proceso por el cual se forman los recuerdos en la región del hipocampo del cerebro es complejo. Se basa en una coreografía precisa de interacciones entre neuronas, neurotransmisores, receptores y enzimas.
Un nuevo estudio con ratones dirigido por investigadores de la Facultad de Medicina de UC Davis ha identificado un complejo proceso molecular que involucra la expresión de genes en las neuronas que parece desempeñar un papel fundamental en la consolidación de la memoria. La investigación fue publicada en la revista Science Signaling.
“Este es un mecanismo emocionante. Muestra que una enzima como la fosfodiesterasa es clave para controlar la expresión genética necesaria para la consolidación de la memoria”, dijo en un comunicado Yang K. Xiang, profesor del Departamento de Farmacología y autor principal del artículo.
La investigación de Xiang se centra en comprender cómo la desregulación o el deterioro de los mecanismos celulares y moleculares en el corazón y el cerebro pueden provocar enfermedades como la insuficiencia cardíaca y el alzhéimer.
Múltiples pasos en la neurona parecen ser críticos para la memoria
El nuevo estudio se centra en el sistema adrenérgico central. La capacidad de prestar atención, que es esencial en el aprendizaje y la memoria, está controlada por el sistema adrenérgico central del cerebro.
Para comprender los componentes críticos para la memoria, los investigadores observaron los receptores adrenérgicos beta-2. Los receptores están presentes en diferentes tipos de células en todo el cuerpo. También se encuentran en las células nerviosas de la región del hipocampo del cerebro.
Los investigadores muestran que cuando los receptores adrenérgicos beta-2 se activan, a través de una serie de pasos moleculares conocidos como vía de señalización, estimulan el núcleo de la neurona para exportar una enzima, la fosfodiesterasa 4D5 (PDE4D5).
Estudios previos han identificado que PDE4D5 tiene un papel en la promoción del aprendizaje y la memoria.
La falta de fosforilación conduce a la mala memoria
Un paso crucial para estimular la expresión de este gen relacionado con la memoria, la exportación de PDE4D5, parece ser la unión de un grupo fosfato (conocido como fosforilación) al receptor. Esto se logra mediante una enzima conocida como quinasa.
La quinasa involucrada en este caso es una quinasa receptora de proteína G.
Los investigadores utilizaron ratones modificados genéticamente para probar si la fosforilación de los receptores adrenérgicos beta-2 por parte de la quinasa del receptor de proteína G era necesaria para la expresión génica, la exportación de la enzima PDE4D5.
Los ratones carecían de un sitio de fosforilación en sus receptores adrenérgicos beta-2, lo que significa que sus neuronas no podían seguir la vía de señalización normal cuando se activaban los receptores.
Los investigadores encontraron que, como era de esperar, estos ratones alterados genéticamente exhibieron una mala memoria relacionada con el espacio y la ubicación. Esta es la misma vía de la memoria que se interrumpe durante las primeras etapas de la enfermedad de alzhéimer.
Sin embargo, cuando proporcionaron a los ratones con problemas de memoria un fármaco conocido como inhibidor de la PDE4 (comparable a la enzima PDE4D5 que normalmente se exportaría), la capacidad de los ratones para aprender y retener recuerdos aumentó.
“La expresión genética forma la base material de la memoria en tu cerebro. Si no tienes expresión genética, no tendrás memoria”, explicó Xiang.
Los inhibidores de la PDE en el Alzheimer han tenido resultados mixtos
Se está explorando el uso de inhibidores de la PDE para la enfermedad de Alzheimer. Los estudios del inhibidor de la PDE5 sildenafil, conocido como Viagra, han tenido resultados mixtos. Un estudio de los NIH de 2021 encontró que Viagra se asoció con un riesgo reducido de enfermedad de Alzheimer, pero un estudio posterior encontró que Viagra no se asoció con un riesgo más bajo de Alzheimer.
“Necesitamos entender qué está causando el deterioro en enfermedades como el Alzheimer para que podamos encontrar intervenciones que permitan a los pacientes recuperar la capacidad o ralentizar la progresión de la enfermedad”, dijo Xiang. “Este estudio destaca el potencial de los inhibidores de la PDE para rescatar la memoria en pacientes con Alzheimer”.
Otros autores del artículo son Joseph M. Martinez, Aleksandra Jovanovic y Josephine de Chabot de UC Davis; Ao Shen de UC Davis y la Universidad Médica de Guangzhou; Bing Xu de UC Davis y VA Northern California Health Care System; y Jin Zhang de UC San Diego.
