Un estudio revela que las neuronas prefieren el uso moderado de glucosa para un funcionamiento óptimo

Los investigadores sugieren que mejorar la eficiencia energética del cerebro podría ser una estrategia viable para prevenir o retrasar el deterioro cognitivo

El equipo de investigadores del área de Fragilidad y Envejecimiento del CIBER (CIBERFES), en colaboración con el Instituto de Biología Funcional y Genómica (IBFG, centro mixto USAL-CSIC), ha estudiado por qué las neuronas no utilizan la glucosa de manera energética convencional y ha descubierto que “las neuronas prefieren poca glucólisis para funcionar mejor”.

No obstante, el estudio, recién publicado en Nature Metabolism, podría ser crucial para entender mejor el funcionamiento del cerebro. “Creemos que estos resultados podrían ofrecer nuevas estrategias farmacológicas para evitar que las neuronas activen la glucólisis de forma aberrante, algo que se ha observado en estudios recientes sobre modelos de enfermedades neurodegenerativas y envejecimiento”, señalan los autores.

El cerebro es un órgano con altas demandas energéticas. Desde hace décadas se sabe que la energía cerebral se obtiene principalmente a partir de la oxidación de glucosa. Este tejido consume aproximadamente el 20% de la glucosa circulante en la sangre, a pesar de representar solo el 2% del peso corporal, lo que significa que consume 10 veces más glucosa que el resto de los órganos.

Paradoja energética en el cerebro

Esta energía se requiere para poder realizar las múltiples funciones que el cerebro tiene encargadas. Pero, especialmente, se necesita para el proceso llamado neurotransmisión, esto es, para la transmisión de los impulsos nerviosos que permiten establecer conexiones funcionales entre las neuronas. Estas conexiones son las que permiten razonar y memorizar, o saciarse tras la ingesta, por poner tan solo dos ejemplos.

No obstante, de forma aparentemente paradójica, las neuronas consumen escasamente glucosa a través de la principal ruta metabólica encargada de extraer de ésta su energía: la glucolisis. Esta vía o ruta, que está ampliamente conservada entre las especies, se encuentra continuamente frenada en las neuronas, lo que les impide optimizar de forma constante la glucosa y obtener su máximo poder energético.

Los científicos de la USAL decidieron convertir las neuronas en células glucolíticamente activas y observar los efectos causados. Para ello emplearon “herramientas genéticas que permiten activar la vía glucolítica de forma selectiva en neuronas de ratón durante su vida adulta”.

Efectos adversos de la activación de la glucólisis en neuronas

En concreto, decidieron activar la función de un gen llamado Pfkfb3, que anteriormente habían identificado como el responsable de que otras células del cerebro no neuronales (astrocitos) sean altamente glucolíticas. Gracias a ello, el grupo de investigación consiguió activar eficientemente la glucólisis en las neuronas del ratón, pero se encontraron con que “éstos comenzaron a mostrar signos tempranos de pérdida de memoria y síndrome metabólico”, apuntan.

Dado que el síndrome metabólico suele ser debido a un problema de comunicación neural en la zona del hipotálamo, decidieron entonces ceñir la activación glucolítica en las neuronas de esta región cerebral. Observaron que estos ratones no mostraban los signos de pérdida de memoria, pero mantenían el síndrome metabólico.

La activación del gen Pfkfb3 en neuronas provoca pérdida de memoria

“Las neuronas prefieren usar modestamente la glucosa como combustible energético en distintas zonas cerebrales responsables de diversas funciones específicas, lo que sugiere que el fenómeno está conservado en distintas partes del cerebro”, señalan

Para conocer mejor este fenómeno, el personal investigador se propuso, además, investigar el mecanismo bioquímico responsable de la escasa preferencia glucolítica por parte de las neuronas. Así, observaron que las neuronas convertidas en hiper-glucolíticas acumulaban lípidos a partir de la glucosa, induciendo daño neuronal por exceso de grasa. Además, dichas neuronas mostraban escasa actividad mitofágica, es decir, escasez del reciclado de sus mitocondrias, que son las fábricas energéticas de las células.

“Las mitocondrias que se dañan de forma natural no se reciclan, sino que se acumulan, terminando por estropear su principal fábrica de energía”, esclarecen. Como resultado, la activación de la vía glucolítica en neuronas a los mismos niveles que en otras células (por ejemplo, los astrocitos) son vitales en la consecución de energía, “termina por convertirse en deletéreo provocando serias alteraciones funcionales como son la pérdida de memoria o la capacidad de sentir saciedad”, concluyen.