El cerebro produce muchos residuos. Ahora los científicos creen saber adónde va: inyecciones

Nuevos conocimientos sobre el sistema de eliminación de desechos del cerebro podrían algún día ayudar a los investigadores a comprender y prevenir muchos trastornos cerebrales.

Andriy Onufriyenko/Getty Images

ocultar título

alternar título

Andriy Onufriyenko/Getty Images

Alrededor de 170 mil millones de células están en el cerebro y, a medida que realizan sus tareas habituales, producen desechos, en gran cantidad. Para mantenerse sano, el cerebro necesita eliminar todos esos desechos. Pero cómo hacerlo exactamente seguía siendo un misterio.

Ahora, dos equipos de científicos han publicado tres artículos que ofrecen una descripción detallada del sistema de eliminación de desechos del cerebro. Su conocimiento puede ayudar a los investigadores a comprender, tratar y quizás prevenir mejor una amplia gama de trastornos cerebrales.

Los artículos, todos publicados en la revista. Naturaleza, sugieren que durante el sueño, las ondas eléctricas empujan lentamente el líquido que rodea las células desde lo más profundo del cerebro hasta su superficie. Allí, una interfaz sofisticada permite que los productos de desecho de ese líquido sean absorbidos por la sangre, que los lleva al hígado y los riñones para ser eliminados del cuerpo.

Uno de los productos de desecho que transporta es el amiloide, la sustancia que forma placas pegajosas en el cerebro de los pacientes de Alzheimer.

Cada vez hay más pruebas de que en la enfermedad de Alzheimer el sistema de eliminación de desechos del cerebro está alterado, afirma Jeffrey Iliff, que estudia las enfermedades neurodegenerativas en la Universidad de Washington pero que no participó en los estudios.

Los nuevos hallazgos deberían ayudar a los investigadores a comprender con precisión dónde está el problema y tal vez solucionarlo, afirma Iliff.

«Si restauramos el drenaje, ¿podemos prevenir el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer?» él pide.

Una breve historia del lavado de cerebro

Los nuevos estudios llegan más de diez años después de que Iliff y el Dr. Maiken Nedergaard, un científico danés, propusieran por primera vez que los fluidos claros dentro y alrededor del cerebro son parte de un sistema para eliminar los productos de desecho.

Los científicos lo llamaron sistema glifático, un guiño al sistema linfático del cuerpo, que ayuda a combatir infecciones, mantener los niveles de líquidos y filtrar productos de desecho y células anormales.

Ambos sistemas funcionan como las tuberías de una casa, dice Jonathan Kipnis de la Universidad de Washington en St. Louis. Louis, autor de dos de los nuevos artículos.

«Están las tuberías de agua y las de alcantarillado», dice Kipnis. «Entonces el agua entra 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. El cerebro no tiene estos tubos.

Por eso, los científicos han pasado décadas tratando de responder una pregunta fundamental, dice Kipnis: «¿Cómo llega una molécula de desechos desde el centro del cerebro hasta los límites del cerebro» y finalmente desde el cuerpo?

Parte de la respuesta llegó en 2012 y 2013, cuando Iliff 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 fluido? ¿Y cómo transportaba los desechos a través de la barrera que normalmente separa el tejido cerebral de la sangre?

Olas que se lavan

Kipnis y su equipo comenzaron a observar qué hacía el cerebro mientras dormía. Como parte de ese esfuerzo, midieron el poder de una onda eléctrica lenta que se observa durante el sueño profundo en animales.

Y se dieron cuenta de algo: «Al medir la onda, también medimos el flujo del líquido intersticial», el líquido que se encuentra en los espacios alrededor de las células, dice Kipnis.

Resultó que las ondas actuaban como una señal, sincronizando la actividad de las neuronas y transformándolas en pequeñas bombas que empujan el líquido a la superficie del cerebro, informó el equipo en febrero en la revista. Naturaleza.

En el segundo artículo publicado en el mismo número de NaturalezaUn equipo dirigido por científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts ha aportado más pruebas de que las ondas eléctricas lentas ayudan a eliminar los residuos.

El equipo utilizó ratones que desarrollan una forma de Alzheimer. Expusieron a estos ratones a ráfagas de sonido y luz que ocurren 40 veces por segundo.

La estimulación indujo ondas cerebrales en los animales que se produjeron con la misma frecuencia lenta.

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, la sustancia que se acumula en el cerebro de los pacientes con Alzheimer.

En un artículo publicado unas semanas antes, Kipnis había demostrado cómo los desechos, incluido el amiloide, parecían estar atravesando la membrana protectora que normalmente aísla el cerebro.

Kipnis y su equipo se centraron en una vena que atraviesa esta membrana.

«Alrededor de la vena hay una manga que nunca está completamente sellada», dice. «Ahí es donde el [cerebrospinal fluid] está saliendo” y transfiere los desechos al sistema linfático del cuerpo.

De ratones a humanos

En conjunto, los nuevos estudios sugieren que mantener funcionando el sistema de eliminación de desechos del cerebro requiere dos pasos distintos: uno para empujar los desechos hacia el líquido cefalorraquídeo que rodea el cerebro, y otro para moverlos hacia el sistema linfático y, finalmente, fuera del cuerpo.

«Los describimos por separado», dice Iliff, «pero desde una perspectiva biológica, es casi seguro que están acoplados».

Iliff dice que muchos de los nuevos hallazgos en ratones aún no se han confirmado en personas.

«Las diferencias anatómicas entre roedores y humanos», dice, «son bastante sustanciales».

Pero dice que los resultados son consistentes con la investigación sobre lo que conduce a trastornos neurodegenerativos como el Alzheimer.

Los investigadores saben que el sistema de eliminación de desechos del cerebro puede verse alterado por la edad, las lesiones y las enfermedades que contraen los vasos sanguíneos del cerebro.

«Todos estos son factores de riesgo de la enfermedad de Alzheimer», dice Iliff.

La mala eliminación de desechos también puede ser un factor en la enfermedad de Parkinson, dolores de cabeza e incluso depresión, dice Iliff. Por lo tanto, encontrar formas de ayudar al cerebro a limpiarse a sí mismo (tal vez induciendo esas ondas eléctricas lentas) puede prevenir una amplia gama de trastornos.