Las neuronas son las células de nuestro sistema nervioso especializadas en recibir y enviar señales eléctricas y formar los circuitos que nos permiten pensar, imaginar, sentir, sensar, movernos… Tienen dos tipos de prolongaciones que surgen desde su cuerpo: axones y dendritas. Los axones requieren de una maquinaria muy especializada para mantener su estructura y función ya que tienen una enorme longitud. La degeneración de los axones es un elemento común en enfermedades neurológicas severas como el Parkinson o el Alzheimer.

Un trabajo conjunto de investigadores de CONICET del Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra (INIMEC, CONICET – IMMF – UNC) de Córdoba y  del  Centro de Investigaciones en Bionanociencias (CIBION-CONICET), permitió juntar las habilidades de cada equipo, para determinar cómo se modifican estructuras nanométricas de proteínas que conforman el citoesqueleto axonal, cuando se degeneran las neuronas. El trabajo, publicado en la revista Scientific Reports, reveló que el llamado citoesqueleto periódico formado por las proteínas actina y espectrina, es el primer componente en desmanterlarse al inicio de la degeneración neuronal.

“También notamos que la regularidad del citoesqueleto periódico disminuye de manera escalonada: rápidamente adquiere un estado de baja regularidad que se mantiene por varias horas y luego cae nuevamente hasta desaparecer en coincidencia con la destrucción del axón. Esto podría indicar que es una estructura dinámica, que se ensambla y desensambla activamente según las necesidades de la célula”, cuenta Alfredo Cáceres, investigador superior del CONICET en el INIMEC, jefe del laboratorio de Neurobiología y director del proyecto.

Una de los aspectos más novedosos del trabajo es el de haber utilizado para esto microscopios de súper resolución -nanoscopios- que permiten estudiar estructuras que antes eran desconocidas o invisibles a los microscopios convencionales. Para llevar adelante esta caracterización se estableció una colaboración con físicos del CONICET que vienen construyendo y desarrollando nanoscopios desde la repatriación en 2009, de Fernando Stefani, investigador principal del CONICET y director del laboratorio de Nanofísica Aplicada en el CIBION. El primer fruto de esta colaboración fue el desarrollo de una software libre para poder cuantificar miles de imágenes y poder así determinar la regularidad de estas estructuras en cientos de axones y diversas condiciones experimentales. Como el software fue desarrollado para estudiar estos ’anillos’ de actina y espectrina, los investigadores lo llamaron Gollum en honor al personaje de El Señor de los Anillos.

“En nuestro grupo desarrollamos metodologías de nanoscopía de fluorescencia que permiten visualizar detalles hasta 10 veces más pequeños que con las microscopías ópticas convencionales, en el orden de los nanómetros. El trabajo que realizamos caracterizando axones en degeneración demuestra que las nanoscopías ya son de gran utilidad y una técnica indispensable para investigaciones biomédicas de vanguardia”, explica Stefani.

Nicolás Unsain, investigador asistente del CONICET en el INIMEC, repatriado en 2014 y primer autor del trabajo, agrega: “Por trabajos previos sabíamos que diferentes componentes del esqueleto axonal se degradan durante su degeneración, pero sólo gracias al análisis realizado en este trabajo usando un poder de resolución que hubiera parecido impensable 10 años atrás, es que pudimos describir a nivel molecular cómo estas estructuras que se ordenan en escalas nanométricas se ven modificadas durante la degeneración del axon”, y concluye: “Haber descripto estos fenómenos con este nivel de detalle servirán como cimiento para investigar los mecanismos moleculares que llevan adelante ese cambio y también resalta la necesidad de contar con la más avanzada tecnología para poder producir conocimiento de vanguardia”.

Acceso a los trabajos:

Degeneración axonal: https://www.nature.com/articles/s41598-018-21232-0.pdf

Software Gollum: https://www.nature.com/articles/s41598-017-16280-x.pdf

Fuente: CONICET