Estudian sanguijuelas para entender liberación de serotonina

MÉXICO, DF, 18 de enero del 2015.-Mediante la combinación de enfoques de las neurociencias y la física, las matemáticas y la computación, un grupo de investigadores y estudiantes de la UNAM explora los mecanismos finos de la liberación de la serotonina, neurotransmisor fundamental para la regulación de la conducta, las emociones, el sueño, el apetito y el deseo sexual, informó un comunicado.

La llegada de un impulso eléctrico a los sitios de conexión entre las neuronas ocasiona la liberación de neurotransmisores químicos. Ocurre mediante la fusión de vesículas (llenas de estas biomoléculas) con la membrana de las primeras, lo que da lugar a un vaciamiento hacia el espacio extracelular.

Además, la serotonina y otros neurotransmisores pueden liberarse de varios sitios neuronales y alcanzar puntos distantes, con lo que las respuestas de conjuntos enteros de éstas cambian por periodos largos.

El estudio cuantitativo ‘Dinámica de la Fusión de Vesículas Durante la Exocitosis de Serotonina’ forma parte de un proyecto multidisciplinario coordinado por Francisco Fernández de Miguel en el Instituto de Fisiología Celular (IFC) de la Universidad Nacional.

Guillermo Ramírez Santiago y sus estudiantes del Instituto de Física (IF) de la UNAM han analizado los datos experimentales del laboratorio de Fernández de Miguel mediante modelos de difusión molecular para entender la liberación de la serotonina en la sanguijuela, un invertebrado cuyo sistema nervioso ha sido observado por los anatomistas desde el siglo XIX y cuya función ha sido indagada intensamente por los neurofisiólogos desde 1960.

Mecanismos finos

Del estudio de las neuronas de la sanguijuela se ha generado la mayor cantidad del conocimiento sobre los mecanismos finos de la liberación serotonínica. Los modelos desarrollados por el grupo de Ramírez Santiago consideran que ésta puede salir de las vesículas por difusión, advección o electro-difusión.

“En los humanos, 90 por ciento está en el tracto gastrointestinal; el resto se sintetiza en neuronas serotoninérgicas del sistema nervioso. Entre sus funciones se encuentran la regulación de la conducta, el estado emocional, el sueño, el apetito y el deseo sexual. En particular, la depresión se ha asociado a niveles bajos en el sistema nervioso”, expuso Ramírez Santiago.

¿Por qué los investigadores universitarios usan neuronas de sanguijuela? En primer lugar, porque su fisiología es similar a las de los humanos. En segundo, porque su sistema nervioso tiene pocas neuronas de gran tamaño, lo que las hace accesibles a la experimentación científica.

En tercero, porque de las 400 que hay en cada uno de los 21 ganglios intermedios de su sistema nervioso, siete son serotoninérgicas y casi todas han sido identificadas por su forma, función, posición, conexiones y contribución a la conducta. Finalmente, porque en contraste, los mamíferos tienen alrededor de 400 mil neuronas que secretan serotonina, según la especie.

Objetivos

Uno de los objetivos de la investigación es identificar el mecanismo molecular por el que ocurre la apertura del poro, pues no se sabe si en él intervienen proteínas o lípidos. El objetivo a largo plazo del proyecto, en el que participan el IFC, el IF y la Facultad de Medicina de la UNAM, es comprender mejor los procesos moleculares involucrados en la liberación para generar conocimiento que permita diseñar fármacos más eficientes, así como las bases moleculares de la exocitosis.

El cuerpo humano es un sistema complejo en el que las células que forman tejidos y órganos se comunican entre sí mediante señales bioquímicas y eléctricas consistentes en una transportación de moléculas que definen vías intrincadas de intercomunicación celular.

Por ejemplo, la insulina se libera mediante un proceso de exocitosis, debido al influjo del calcio extracelular como respuesta a concentraciones elevadas de glucosa.

“El mal funcionamiento de alguna de las vías de transducción conduce a enfermedades como el cáncer, diabetes y Alzheimer. Uno de los retos actuales y de las próximas décadas es entender, desde un punto de vista molecular (cualitativo y cuantitativo), cómo ocurren los procesos de señalización celular. Con ello será posible diseñar fármacos a nivel molecular que corrijan el mal funcionamiento de las vías de transducción celular correspondientes”, finalizó Ramírez Santiago.