En un esfuerzo de investigación global, los científicos han descubierto una relación entre los problemas metabólicos en el cerebro y una variedad de trastornos neuropsiquiátricos y neurodegenerativos, desde el autismo hasta la enfermedad de Alzheimer y más. A pesar de sus diversos síntomas, estas afecciones –así como la depresión, la epilepsia, la esquizofrenia, la discapacidad intelectual y el trastorno bipolar– implican un grado de deterioro cognitivo y a menudo comparten características genéticas o metabólicas, lo que sugiere una base biológica común. La amplia colaboración del Consorcio Internacional del Proyecto Brain pH, en el que participaron 131 científicos de 105 laboratorios en siete países, identificó cambios en la acidez cerebral y los niveles de lactato en animales como signos clave de esta disfunción metabólica.
“Previamente demostramos que tales alteraciones se observan comúnmente en cinco modelos de ratón con esquizofrenia, trastorno bipolar y autismo”, escribe el equipo en su artículo publicado.
“Sin embargo, todavía hay una investigación limitada sobre este fenómeno en modelos animales, lo que deja incierta su generalidad en otros modelos animales de enfermedades”.
Sus hallazgos pueden conducir a nuevas formas de diagnosticar y tratar estos trastornos complejos que afectan a una gran parte de la población mundial.
“Esta investigación podría ser un paso adelante hacia la identificación de objetivos terapéuticos compartidos en diversos trastornos neuropsiquiátricos”, afirma el fisiólogo molecular y celular Masayuki Matsushita de la Universidad de Ryukyu en Japón.
Los cambios de lactato pueden afectar la transferencia de información en las neuronas al alterar el equilibrio funcional entre las redes cerebrales excitadoras e inhibidoras. Los aumentos en los niveles de lactato en el cerebro pueden resultar en un pH más bajo, lo que la evidencia sugiere que es otra característica común en la mayoría de los trastornos estudiados aquí. Al examinar muestras de cerebro completo de múltiples modelos animales, incluidos ratones, ratas y pollitos, algunos modificados genéticamente para imitar diferentes enfermedades neuropsiquiátricas y neurodegenerativas, el equipo encontró cambios consistentes en el pH del cerebro y los niveles de lactato.
“Este es el primer y mayor estudio sistemático que evalúa el pH cerebral y los niveles de lactato en una variedad de modelos animales para trastornos neuropsiquiátricos y neurodegenerativos”, dice el primer autor Hideo Hagihara, científico médico de la Universidad de Salud Fujita en Japón.
Sorprendentemente, alrededor del 30% de los 2294 animales estudiados, en 109 modelos diferentes, mostraron cambios significativos en el pH y los niveles de lactato. Esto implica que estas alteraciones son comunes en muchas afecciones neuropsiquiátricas.
Los modelos animales que representan la depresión inducida por estrés, diabetes o colitis (todos los cuales conducen a un mayor riesgo de depresión) mostraron un patrón consistente de disminución del pH cerebral y aumento de los niveles de lactato. Esto sugiere que varios factores genéticos o ambientales que podrían inducir estas diferencias, como la inflamación, podrían influir en el metabolismo cerebral y contribuir al desarrollo de enfermedades neuropsiquiátricas.
Se observaron diversas respuestas en modelos de autismo, algunos exhibieron un aumento en el pH y una disminución en los niveles de lactato, mientras que otros mostraron el patrón opuesto. Esto sugiere que podría haber varios subgrupos de disfunciones metabólicas entre las personas con trastornos del espectro autista. Y en las pruebas de comportamiento, el equipo observó un fuerte vínculo entre los niveles altos de lactato y el deterioro del rendimiento de la memoria de trabajo, lo que, según dicen, muestra que las disfunciones metabólicas pueden afectar directamente las capacidades cognitivas en diversos trastornos neuropsiquiátricos.
La disfunción mitocondrial está relacionada con varios trastornos neuropsiquiátricos que a menudo presentan déficits de memoria de trabajo como síntoma común. La disfunción mitocondrial en las neuronas puede resultar en un menor consumo de lactato para la producción de energía, y su acumulación podría conducir a un deterioro de las funciones de aprendizaje y memoria.
Pero la producción de lactato también es necesaria para la formación de la memoria, por lo que niveles reducidos también podrían contribuir a la disfunción. En general, los autores dicen que sus resultados indican que los cambios en el pH del cerebro y los niveles de lactato, incluso si los cambios contribuyen a un beneficio, pueden servir como marcadores biológicos para los trastornos neuropsiquiátricos que acompañan al deterioro cognitivo.
“Los estudios futuros se centrarán en descubrir estrategias de tratamiento que sean efectivas en diversos modelos animales con cambios en el pH del cerebro”, dice Miyakawa.
“Esto podría contribuir significativamente al desarrollo de tratamientos personalizados para subgrupos de pacientes caracterizados por alteraciones específicas en el metabolismo energético del cerebro”.
La investigación ha sido publicada en eLife.
Fuente: Science Alert.
