Por Alberto Sánchez Frontón, alumno del Master en Neurociencia de la UAM
Marta Navarrete, se licenció en Química Cuántica, se especializó en electrofisiología, “que, realmente, es electricidad y física, circuitos”, por lo que considera que la transición a la Neurociencia no fue muy abrupta. Las neuronas transmiten ondas de naturaleza eléctrica originadas por un cambio transitorio de la permeabilidad en la membrana plasmática, que no deja de ser física y química. Dirige el grupo de Plasticidad sináptica e interacciones astrocito-neurona en el Instituto Cajal-CSIC.
¿En qué se diferencian los astrocitos de las neuronas?
Los astrocitos son unas células que siempre se ha pensado que eran el soporte trófico y estructural de las neuronas, pero estamos viendo que tienen un papel importante en la plasticidad sináptica y en el comportamiento. Se pensaba que todo proceso, aprendizaje o adaptación al medio era una propiedad intrínseca de las neuronas. Ahora eso ha cambiado, nuestro cerebro no funciona solo con neuronas. También participa este otro tipo de células, los astrocitos, denominados así por su forma estrellada. Son muy diferentes de las neuronas, en el sentido que no presenta potenciales de acción. Es decir, que su actividad no está basada en variaciones en el potencial eléctrico, sino variaciones en el calcio intracelular. Son un tipo distinto de célula y funcionan de forma diferente.
Tuve la suerte de hacer mis estudios predoctorales en el Instituto Cajal, con Alfonso Araque, que fue pionero en decir que la sinapsis no solo se componía de elemento presináptico y postsináptico, sino que alrededor estaban los astrocitos (sinapsis tripartita).
Ahora sabemos que no solo está involucrado el elemento presináptico, el postsináptico y el astrocito, sino que también hay otro tipo de célula, como puede ser la microglía.
¿Todas las sinapsis son tripartitas?
Alfonso siempre lo definió muy bien, la sinapsis es un concepto funcional. Son todas tripartitas funcionalmente. Cuando haces una foto fija al hipocampo, solo el 30% de las sinapsis que ves en ese momento fijo son tripartitas (elementos neuronales y gliales), pero es funcional. La glía se mueve mucho, es muy activa. Por casualidad o necesidad esa sinapsis necesita el elemento glial y la glía se acerca. Por lo que funcionalmente todas las sinapsis son tripartitas.
¿En qué procesos participan los astrocitos? ¿Cuál es su función?
La glía está involucrada en todos los procesos de neurociencia que uno pueda pensar. Toda actividad del cerebro viene dada por la actividad coordinada entre neurona y glía. En cualquier proceso, patología o sistema siempre hay que pensar que también hay glía, que no son solo las neuronas. Siempre digo que a lo mejor no sabemos tanto de neurociencia como podemos saber de otras materias, como la biología de sistemas, porque no se ha prestado atención a la glía. Hay muchas preguntas de las que no sabemos la respuesta porque no hemos mirado a la glía, porque no hemos tenido las herramientas para poder mirar a la glía. Cualquier sistema que mires en el cerebro, en cualquier pregunta que te hagas, siempre va a estar involucrada la glía.
¿Hay patologías específicas de la glía?
En la esclerosis múltiple interviene otro tipo de glía, los oligodendrocitos, encargados de formar la vaina de mielina. En una desmielinización la glía está muy involucrada. Cuando hablamos de una patología no pensamos en algo muy tangible. Últimamente siempre me preguntan ¿qué pasa con la enfermedad de Alzheimer? La glía, dado que está implicada en procesos de memoria y aprendizaje, se sabe que está involucrada. ¿Pero es problema de la glía? Bueno, pues no se sabe. La glía está afectada de la misma forma que las neuronas, ahora ¿es primero la glía y luego las neuronas o viceversa? Nuestro cerebro funciona con redes neurogliales, no deben separase, tenemos que estudiar el conjunto.
Y en el envejecimiento, ¿hay pérdida de glía igual que hay pérdida de neuronas?
Una característica de las células de glía es la de dividirse; las neuronas en cambio no se dividen. No sabemos si se pierden, lo que sí sabemos es que hay pérdida de función o cambio de función. Al perder neuronas, la función de la glía cambia. Pero no hay pérdida en número, si no más bien en función. Se ha visto que los astrocitos, como tienen una actividad basada en el calcio intracelular, cuando están cerca de una placa amiloide están mucho más activos y tienen una morfología distinta a la que suelen tener.
Aunque Cajal ya hablaba de la neuroglia, donde se incluyen los astrocitos y otras células gliales, y de su importancia en la sinapsis, y demás funciones, también asumía que era difícil demostrar esto en sus tiempos. Sin embargo, ahora, ha podido demostrarse. ¿Cuál cree que ha sido el método o la técnica más relevante a la hora de ayudarle a exponer y resolver esta hipótesis? ¿En qué consiste?
Lo que marcó la diferencia fue el desarrollo de sensores fluorescentes que monitorizan la actividad de iones, como el Ca2+. Esta técnica recibió el Premio Nobel de Química del año 2008, otorgado a Osamu Shimomura, Martin Chalfie y Roger Y. Tsien por el descubrimiento y el desarrollo de la proteína verde fluorescente (GFP). Una molécula que cuando quela, es decir, cuando capta iones, cambia su fluorescencia. Gracias a eso se podía monitorizar la actividad de este tipo de células, que no son eléctricamente excitables. Ese fue el cambio.
La morfología del astrocito es complicada
Tiene un soma pequeño y unas ramificaciones muy delgadas. Y se necesita el desarrollo tecnológico microscópico para poder observar esas ramificaciones que son muy pequeñas.
Además, no es suficiente con el microscopio electrónico de fluorescencia, es necesario ver movimiento. No vale con una foto fija, hace falta una foto dinámica. Y para esto último hace falta mucho desarrollo tecnológico.
Otro inconveniente es el 3D. Los astrocitos ocupan su espacio. Estos sensores fluorescentes no son capaces de analizar un solo circuito, sino que su acción se extiende en todo el cerebro, toda la glía a la vez, no puede ser dirigido a un circuito concreto. Y así no se puede saber qué glía está actuando. Se está intentando que estos sensores puedan ser dirigidos, porque hay muchos tipos de astrocitos. Se está intentando, y nosotras en mi laboratorio también, desarrollar herramientas para estudiar específicamente esta heterogeneidad glial y qué impacto tienen en el comportamiento. Para ello estamos desarrollando técnicas utilizando luz azul. Activamos tipos de células dependiendo de su actividad con el calcio, para ver qué impacto tiene el astrocito en el comportamiento o en cualquier patología. Ver qué tipo de astrocito participa y está afectado permitiría desarrollar una farmacología de precisión.
¿Tiene otras líneas de investigación en marcha?
Mi interés científico no es la glía, es el funcionamiento del cerebro. Es una cuestión compleja. Creo que no sabemos cómo funciona el cerebro y una de las formas, como he dicho, es entender cómo funcionan las células de glía, porque no lo sabemos. Una vez sepamos cómo funcionan las células de glía se podrá saber que implicación tiene en el funcionamiento del cerebro en general.
Ha recibido premios (Premio Olympus) y ayudas (Beca L’Oreal-Unesco), entre otros, por sus logros y sus investigaciones, ¿cuál que ha sido su mayor aportación?
La aportación principal que he hecho a la neurociencia es mi pasión. Científicamente, con el laboratorio de Alfonso Araque, demostramos que los astrocitos expresan receptores de endocannabinoides. Siempre se había pensado que todo lo relacionado con cannabinoides y adicción, por el receptor de endocannabinoides, el CB1, era exclusivo de neuronas. El interés científico de Alfonso eran los astrocitos, yo estudié si realmente los astrocitos estaban implicados en este sistema y demostré que existían este tipo de receptores en los astrocitos, con todo lo que eso conlleva, que en las adicciones ya hay un tercer elemento, con ello la sinapsis tripartita estaba ya en otro sistema funcional y se iba confirmando la funcionalidad de la sinapsis tripartita en todo el cerebro.
Si le digo que me nombre un par de referentes, dentro y fuera de la ciencia, que le hayan inspirado e impulsado a estar donde está, ¿a quién mencionaría?
Mi profesora de física-química, María José Vega, que me pasó su pasión por la química y me abrió las puertas a la ciencia. Son los profesores quienes hacen que llegues a donde estás, te enseñan lo bonito que es. Quien me enseñó, Joaquin Espinosa, profesor de la universidad. Alfonso Araque fue quien me hizo adicta a la ciencia. Mis tres profesores.
Por último, me gustaría que hiciera un alegato a la sociedad para concienciarla de la importancia de la investigación y, más en concreto, de la neurociencia.
Qué mejor momento que ahora, después de la pandemia que hemos pasado, está claro que sin ciencia no hay futuro. No se puede ser un país desarrollado, desarrollarse como sociedad y como personas, si no hay investigación, en todos los sentidos. Con la Neurociencia, creo que todos los problemas que tenemos ahora, patologías que no se pueden curar es porque no sabemos cómo funciona el cerebro, las enfermedades del primer mundo. Por ejemplo, la depresión. No sabemos curarla porque no sabemos cómo funciona el cerebro.
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