El glutamato es un aminoácido con funciones muy diferentes: en el páncreas, modula la actividad de las células beta pancreáticas responsables de la producción de insulina, mientras que en el cerebro es el principal neurotransmisor excitador. En los últimos años, se ha sospechado que desempeña un papel adicional en el funcionamiento del cerebro, una hipótesis que confirman ahora investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE), en Suiza, al descubrir cómo el cerebro usa el glutamato para producir energía.
En su trabajo, publicado en 'Cell Reports', estos expertos ponen de relieve los inesperados vínculos del glutamato con el resto del cuerpo. A diferencia de otros órganos, el cerebro no puede extraer su energía a partir de lípidos, un recurso energético ampliamente presente en el cuerpo; porque la barrera sangre-cerebro, que lo protege de los agentes patógenos y las toxinas que circulan en la sangre, limita el paso de estos lípidos.
Por otra parte, mientras que la mayoría de los órganos en el cuerpo humano tiene la capacidad de almacenar la glucosa mediante el aumento de su masa, el cerebro, encerrado dentro de los huesos del cráneo, no puede contar con estas variaciones de volumen. No puede almacenar su alimento, sino que depende del azúcar suministrado en tiempo real por el resto del cuerpo y esta distribución de la energía es controlada por el hígado.
Por lo tanto, Pierre Maechler, profesor de la Facultad de Medicina de la UNIGE, y su equipo de colaboradores decidieron verificar si el glutamato era realmente una fuente de energía para el cerebro. Para ello, los científicos analizaron el papel de la enzima glutamato deshidrogenasa en el cerebro.
En la forma mutante, esta enzima, codificada por el gen GLUD1, es responsable del síndrome de hiperinsulinismo congénito, una enfermedad grave que afecta al mismo tiempo al páncreas endocrino, el hígado y el cerebro. Las personas afectadas por este síndrome sufren de discapacidad intelectual y tienen un alto riesgo de epilepsia.
'Suprimimos el gen GLUD1 en el cerebro de ratones. En ausencia de glutamato deshidrogenasa, se observó que el cerebro ya no era capaz de convertir el glutamato en energía, a pesar de que el aminoácido estuviera presente en el cerebro', explica Melis Karaca, primer autor de este estudio.
Desprovisto de la energía suministrada por el glutamato, el cerebro envía señales al hígado para requisar una proporción compensatoria de glucosa, a expensas del resto del cuerpo. Por este motivo, los ratones transgénicos también mostraron déficit de crecimiento y atrofia muscular.
'Esto muestra claramente cómo el cerebro funciona justo a tiempo y que cada porcentaje de los recursos de energía es esencial para su buen funcionamiento --destaca el profesor Pierre Maechler--. Si una parte de esta energía desaparece, el cerebro se sirve primero a sí mismo y el resto del cuerpo sufre. El hígado debe entonces generar más glucosa sobre la base de la proteína muscular, lo que resulta en pérdida de masa muscular. Saber que el cerebro utiliza el glutamato como un recurso energético nos permite reflexionar sobre otras maneras de superar un potencial déficit'.
Los científicos también sospechan de una correlación entre el gen GLUD1 y algunos trastornos del desarrollo neurológico, especialmente la epilepsia y la esquizofrenia. Actualmente, están llevando a cabo su investigación mediante la introducción en ratones de la misma mutación GLUD1 detectada en pacientes epilépticos. Al mismo tiempo, otro equipo está trabajando con individuos esquizofrénicos para evaluar la manera en que su cerebro utiliza el glutamato.