Hay alrededor de 170 mil millones de células en el cerebro y, cuando realizan sus tareas normales, producen una gran cantidad de desechos. Para mantenerse sano, el cerebro necesita eliminar toda esta basura. Pero exactamente cómo lo hace sigue siendo un misterio. Ahora, dos grupos de científicos han publicado tres artículos que detallan el sistema de eliminación de desechos del cerebro. Sus conocimientos podrían ayudar a los investigadores a comprender, tratar y quizás prevenir mejor una amplia gama de trastornos cerebrales.
Los artículos, todos publicados en la revista Nature, sugieren que durante el sueño, ondas eléctricas lentas empujan el líquido alrededor de las células desde lo más profundo del cerebro hasta su superficie. Allí, una interfaz compleja permite que los productos de desecho de este líquido sean absorbidos por el torrente sanguíneo, que los transporta al hígado y los riñones para su eliminación del cuerpo.
Uno de los productos de desecho eliminados es el amiloide, una sustancia que forma placas pegajosas en el cerebro de los pacientes con Alzheimer.
Según Jeffrey Ayliffe, que estudia las enfermedades neurodegenerativas en la Universidad de Washington pero que no participó en los nuevos estudios, cada vez hay más pruebas de que la enfermedad de Alzheimer altera el sistema de eliminación de desechos del cerebro.
Los nuevos hallazgos deberían ayudar a los investigadores a comprender exactamente cuál es el problema y tal vez resolverlo, afirma Ayliffe.
«Si restauramos el drenaje, ¿podemos prevenir el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer?» pregunta.
La nueva investigación llega más de una década después de que Iliffe y el científico danés Maiken Nedergaard sugirieran por primera vez que los fluidos claros dentro y alrededor del cerebro son parte de un sistema de eliminación de desechos.
Los científicos lo llamaron sistema glifático, en referencia al sistema linfático del cuerpo, que ayuda a combatir infecciones, mantener los niveles de líquido y filtrar desechos y células anormales.
Jonathan Kipnis de la Universidad de Washington en St. Louis, autor de los dos nuevos artículos, sostiene que ambos sistemas funcionan como las tuberías de una casa.
«Hay tuberías de agua y tuberías de alcantarillado», dice Kipnis. “Entonces entra agua limpia, luego te lavas las manos y sale el agua sucia”.
Pero el sistema linfático utiliza una red de tubos delgados que transportan los desechos al torrente sanguíneo. No existen tales tubos en el cerebro.
Entonces, según Kipnis, los científicos han pasado décadas tratando de responder la pregunta fundamental: «¿Cómo llega una molécula de desecho del centro del cerebro a los bordes del cerebro» y finalmente es eliminada del cuerpo?
Parte de la respuesta llegó en 2012 y 2013, cuando Iliffe y Nedergaard comenzaron a proponer el sistema glinfático. Demostraron que en los animales dormidos, el líquido cefalorraquídeo comienza a fluir rápidamente a través del cerebro, eliminando los desechos.
¿Pero qué empujaba el líquido? ¿Y cómo transportó los desechos a través de la barrera que normalmente separa el tejido cerebral del torrente sanguíneo?
Kipnis y su equipo comenzaron a estudiar cómo funciona el cerebro durante el sueño. Como parte de este esfuerzo, midieron la potencia de la onda eléctrica lenta que se produce durante el sueño profundo en los animales.
Y se dieron cuenta de algo: “Al medir la onda, también medimos el flujo de líquido intersticial”, el líquido que se encuentra en los espacios alrededor de las células, dice Kipnis.
Resulta que las ondas actúan como una señal, sincronizando la actividad de las neuronas y convirtiéndolas en pequeñas bombas que empujan el líquido a la superficie del cerebro, informó el equipo en febrero en la revista Nature.
En un segundo artículo publicado en el mismo número de Nature, un equipo dirigido por científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts proporcionó más pruebas de que las ondas eléctricas lentas ayudan a eliminar los desechos del cerebro.
El equipo utilizó ratones que desarrollan una forma de enfermedad de Alzheimer. Expusieron a estos ratones a ráfagas de sonido y luz que ocurrían 40 veces por segundo.
La estimulación produjo ondas cerebrales en los animales que se produjeron a una frecuencia lenta y uniforme.
Las pruebas mostraron que las ondas aumentaron el flujo de líquido cefalorraquídeo limpio hacia el cerebro y el flujo de líquido sucio fuera del cerebro. También demostraron que el líquido transportaba amiloide, una sustancia que se acumula en el cerebro de los pacientes con Alzheimer.
En un artículo publicado unas semanas antes, Kipnis demostró cómo los productos de desecho, incluido el amiloide, parecen atravesar la membrana protectora que normalmente aísla el cerebro.
Kipnis y su equipo se centraron en la vena que atraviesa esta membrana.
«Hay una funda alrededor de la vena que nunca se sella por completo», dice. “De ahí sale el líquido cefalorraquídeo” y transporta los desechos al sistema linfático del cuerpo.
En conjunto, una nueva investigación sugiere que mantener el funcionamiento del sistema de eliminación de desechos del cerebro requiere dos pasos separados: uno es la eliminación de los desechos al líquido cefalorraquídeo que rodea el cerebro y el otro es su movimiento hacia el sistema linfático y su eventual eliminación. del cuerpo.
«Los describimos por separado», dice Ayliffe, «pero desde un punto de vista biológico es casi seguro que están relacionados». Ayliffe dice que muchos de los nuevos hallazgos en ratones aún no se han confirmado en humanos. «Las diferencias anatómicas entre roedores y humanos», dice, «son bastante significativas».
Sin embargo, dice que los resultados son consistentes con la investigación sobre las causas de enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer.
Los investigadores saben que el sistema cerebral de eliminación de desechos puede verse alterado con la edad, las lesiones y las enfermedades que obstruyen los vasos sanguíneos del cerebro.
«Todos estos son factores de riesgo de la enfermedad de Alzheimer», dice Iliff.
La mala eliminación de residuos también puede ser un factor en la enfermedad de Parkinson, dolores de cabeza e incluso depresión, dice Ayliffe. Por lo tanto, encontrar formas de ayudar al cerebro a limpiarse (quizás induciendo estas ondas eléctricas lentas) podría prevenir una amplia gama de trastornos.