Las células nerviosas del cerebro dependen de la energía mitocondrial; cuando esta falla, resulta particularmente dañino para el cerebro.

En las últimas tres décadas se pensaba que la acumulación de pequeñas moléculas tóxicas en el cerebro llamadas beta-amiloides o APP era decisiva para la aparición de la enfermedad de alzheimer. Había pruebas determinantes a partir del estudio del alzheimer familiar o de aparición temprana que afectaban a cerca del 5 % de los enfermos y que tenían relación con mutaciones que daban lugar a niveles anormalmente altos de APP en el cerebro.

Sin embargo esa hipótesis resultaba insuficiente para explicar los cambios patológicos en el más común alzhéimer de aparición tardía, que afecta a más de 5 millones de ancianos en Estados Unidos y a una cifra similar en Europa.

«Dado que el alzheimer de aparición tardía es una enfermedad de la edad, muchos cambios fisiológicos relacionados con el envejecimiento, incluidos los que tienen que ver con el metabolismo y la producción y transformación de energía, podrían contribuir a aumentar el riesgo de sufrir el mal. La bioenergética es la producción, el uso y el intercambio de energía entre las células y órganos y el ambiente.

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La elevada demanda energética del cerebro

Es de sobra conocido que los cambios bioenergéticos se producen al envejecer y afectan a todo el cuerpo, pero particularmente al cerebro, que tiene una elevada demanda energética«, según Cohen, director del Programa de Investigación Neuropsiquiátrica del Hospital McLean y Profesor de Psiquiatría en la Escuela de Medicina de Harvard. Según Sonntag y Cohen lo que no está tan claro es cuáles de esos cambios son factores activos y cuáles son una consecuencia del envejecimiento y la enfermedad.

En su investigación, Sonntag y Cohen analizaron los perfiles bioenergéticos de fibroblastos de la piel de enfermos de alzheimer tardío y de personas sanas.

Se fijaron particularmente en dos componentes principales de la producción de energía en las células: la glucólisis, que es el mecanismo metabólico encargado de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía de consumo para la mitocondria de la célula; y el gasto de esa energía en la mitocondria mediante el uso de oxígeno en el proceso de fosforilación oxidativa o respiración mitocondrial.

Los investigadores descubrieron que las células con alzheimer mostraban fallos en el metabolismo mitocondrial y una reducción de moléculas importantes para la producción de energía, como la nicotinamida adenina dinucleótida (NAD).

Los fibroblastos de pacientes de alzheimer tardío también revelaron cambios en la producción de energía en la glucólisis, a pesar de su incapacidad para aumentar la ingesta de glucosa como respuesta a la insulina IGF-1.

Tanto el anómalo metabolismo mitocondrial como el aumento de glucólisis en células de pacientes de alzhéimer tardío eran fruto de la enfermedad y no del envejecimiento, mientras que la reducción en la ingesta de glucosa y la incapacidad pra responder a IGF-1 eran consecuencia tanto del envejecimiento como de la enfermedad.

Según Sonntag, «esto indica fallos en la mitocondria y pérdidas de memoria debido a que las células el envejecer sufren un creciente estrés oxidativo que afecta a la producción de energía mitocondrial«.

Dado que las células nerviosas del cerebro dependen casi totalmente de la energía mitocondrial, cuando esta falla resulta particularmente dañino para el cerebro, apunta Cohen.

Referencia del artículo: Kai-C. Sonntag, Woo-In Ryu, Kristopher M. Amirault, Ryan A. Healy, Arthur J. Siegel, Donna L. McPhie, Brent Forester & Bruce M. Cohen . ‘Late-onset Alzheimer’s disease is associated with inherent changes in bioenergetics profiles’. Scientific Reports 7, Article number: 14038 (2017). Doi:10.1038/s41598-017-14420-x