Ahora es mucho más fácil estudiar las complejas interacciones entre las terminaciones nerviosas sinápticas y su desarrollo. Gracias a un método desarrollado por científicos de la Universidad de Ciencias de la Salud Karl Landsteiner (KL Krems) en Austria, ahora es posible estudiar pares aislados de neuronas en condiciones controladas. Además, por primera vez, ahora es posible analizar los efectos pre y postsinápticos de las sinapsis de tipo salvaje y/o modificadas genéticamente en una red neuronal simple.
Este avance metodológico facilitará significativamente la investigación de los mecanismos sinápticos y, al mismo tiempo, reducirá el número de animales de experimentación en dichos estudios. Ahora se ha publicado en Bio-protocol y el artículo aparece en la portada del último número.
Las señales nerviosas se envían rápidamente y a largas distancias. Esto requiere actividades fisiológicas complejas entre los extremos de diferentes células nerviosas (neuronas), las sinapsis. Aquí, los neurotransmisores se liberan y se unen a los receptores, y también se reciclan nuevamente mediante mecanismos de absorción posteriores.
Estudiar esta intrincada interacción es difícil, ya que en la mayoría de los modelos experimentales establecidos las neuronas están interconectadas con muchas otras neuronas, y las actividades en una sinapsis no pueden considerarse independientes de la influencia de otras. Además, la mayoría de las configuraciones experimentales sólo permiten el análisis de la transmisión monodireccional, es decir, estudiar sólo los efectos pre o postsinápticos, y sólo entre ciertos tipos de células. Ahora, un método desarrollado por un equipo de la División de Fisiología del KL Krems ha cambiado todo eso.
«Si quieres entender cómo interactúan dos niños entre sí, es mejor que no los mires en el ajetreo y el bullicio de una guardería», dice el profesor Gerald J. Obermair, haciendo una analogía con su trabajo reciente. «Hay que esperar hasta que estén sólo ellos dos. Esto es exactamente lo que nuestro método permite para estudiar las neuronas».
De hecho, el nuevo método permite el análisis experimental de neuronas aisladas. Los trucos que emplea el Dr. Ruslan Stanika, científico del equipo de Obermair en la División de Fisiología, están lejos de ser ciencia espacial: son sólo el resultado de mucho trabajo duro y experiencia. Esto fue necesario para encontrar las condiciones exactas adecuadas para el crecimiento de neuronas del hipocampo de ratón en cultivos celulares de tal manera que permitan mediciones bidireccionales de funciones sinápticas en neuronas emparejadas aisladas.
Ahora este método se ha publicado en detalle en la revista Bio-protocol y está disponible para colegas de todo el mundo. De esta manera, todos pueden beneficiarse de las diversas ventajas que ofrece este método sobre los existentes, que a menudo se basan en cortes de cerebro de ratón del grosor de un micrómetro.
Una ventaja inmediata del método es la fácil identificación de aquellas células que se pueden utilizar para mediciones. Una tarea que se ve obstaculizada por el cableado excesivo de las células nerviosas en otros protocolos de cultivo celular. Siguiendo el nuevo protocolo, todas las sinapsis utilizadas para el análisis se forman entre las neuronas pareadas bajo observación. Esto, a su vez, da como resultado un aumento de las amplitudes de las respuestas postsinápticas y, por tanto, permite la detección fiable de cambios en la función del receptor postsináptico.
Pero las ventajas que ofrece este método no terminan ahí, como explica el profesor Obermair: «Ambas células de la red pareada cultivada pueden funcionar como neuronas estimuladas, es decir, presinápticas, e inervadas, es decir, postsinápticas. Por primera vez, esto permite la medición bidireccional de la transmisión sináptica en neuronas emparejadas aisladas». Esto es particularmente relevante ya que el protocolo también permite la alteración genética de una de las dos neuronas emparejadas (mediante sobreexpresión o eliminación de genes específicos).
«De esta manera», explica el Dr. Stanika, «ahora se pueden analizar las consecuencias pre y postsinápticas de modificaciones genéticas, por ejemplo mutaciones de enfermedades, en un par de neuronas en comparación con conexiones sinápticas de tipo salvaje en la misma red neuronal. «.
Como prueba de principio, en un estudio publicado en el Journal of Neuroscience en 2019, los dos científicos de la división de fisiología de KL Krems modificaron una proteína (α2δ), que forma una subunidad de los canales de calcio y al mismo tiempo actúa como elemento crítico. Organizador sináptico.
Considerándolo todo, el nuevo protocolo sienta las bases para avances significativos en la neurociencia. Esto también es de interés para los estudiantes de un doctorado planificado. Programa de Salud Mental y Neurociencia en KL Krems, quienes tendrán la oportunidad de conocer de primera mano uno de los métodos más avanzados actualmente para estudiar neuronas cultivadas pareadas del hipocampo.
Más información:
- Ruslan Stanika et al, An ex vivo Model of Paired Cultured Hippocampal Neurons for Bi-directionally Studying Synaptic Transmission and Plasticity, Bio-protocol (2023). DOI: 10.21769/BioProtoc.4761
