Científicos del Instituto Salk, en La Jolla, California, Estados Unidos, y colaboradores han descubierto que las actividades físicas y mentales se basan en una sola proteína metabólica que controla el flujo de sangre y nutrientes a través del cuerpo, como se informa en la revista 'Cell Metabolism'. El nuevo estudio podría apuntar a posibles tratamientos de la medicina regenerativa y de desarrollo, así como formas de abordar los defectos de aprendizaje y memoria.
Algunas personas parecen nacidas para correr maratones y les resulta más fácil ir durante kilómetros sin cansarse mientras otros tienen un don para memorizar cosas, desde las tablas de multiplicar hasta hechos de triviales. Estas dos habilidades, correr y memorizar, no son tan diferentes como parece.
'Se trata de conseguir la energía donde se necesita de las centrales eléctricas en el cuerpo', señala el autor principal del nuevo estudio, Ronald Evans, director del Laboratorio de Expresión Genética de Salk. 'El corazón y los músculos necesitan una oleada de energía para realizar ejercicio y las neuronas necesitan una oleada de energía para formar nuevos recuerdos', detalla.
Estos expertos descubrieron que la energía para los músculos y el cerebro es controlada por una sola proteína llamada receptor gamma relacionada con el estrógeno (ERRy). El grupo de investigación de Evans ha estudiado previamente el papel de ERRy en el corazón y los músculos esqueléticos. En 2011, descubrió que promover la actividad ERRy en el músculo de modelos experimentales sedentarios aumenta el suministro de sangre a los músculos y duplica su capacidad de funcionamiento. ERRy, como demostraron, enciende toda una serie de genes musculares que convierten la grasa en energía.
Por lo tanto, ERRy se hizo conocido como un interruptor metabólico maestro que activa los músculos para mejorar el rendimiento. Aunque los estudios también han demostrado que ERRy estaba activo en el cerebro, los investigadores no entienden por qué, ya que el cerebro quema azúcar y se había demostrado previamente que ERRy sólo quema grasa, por lo que decidieron investigar más de cerca qué hace la proteína en las células cerebrales.
Analizando por primera vez neuronas aisladas, Liming Pei, líder y coautor del artículo, encontró que, como en el músculo, ERRy activa docenas de genes metabólicos en las células cerebrales. Inesperadamente, esta activación se relaciona con el azúcar en lugar de la grasa. Las neuronas que carecían de ERRy no podía aumentar la producción de energía y, por lo tanto, actuaban de forma comprometida.
'Asumimos que ERRy hizo lo mismo en todo el cuerpo --dice Evans--. Pero nos enteramos de que es diferente en el cerebro'. Ahora, estos científicos concluyen que ERRy activa vías de quema de grasa en los músculos y vías de quema de azúcar en el cerebro.
Evans y sus colaboradores notaron que ERRy en modelos experimentales vivos era el más activo en el hipocampo, un área del cerebro que está activa en la producción de nuevas células cerebrales, está involucrada en el aprendizaje y la memoria, y se sabe que requiere mucha energía. Se preguntaron si ERRy tenía un papel directo en el aprendizaje y la memoria y en estudios en ratones sin ERRy en el cerebro, encontraron un vínculo.
Mientras que los individuos sin la proteína tenían visión, movimiento y equilibrio normal, eran más lentos a la hora de aprender a nadar a través de un laberinto de agua y peores en recordar el laberinto en posteriores ensayos en comparación con ratones con niveles normales de ERRy.
'Lo que encontramos es que los individuos a los que les falta ERRy son básicamente estudiantes muy lentos', subraya Pei, que lanza la hipótesis de que diferentes niveles de ERRy también podrían estar en la raíz de las diferencias entre cómo los seres humanos individuales aprenden. 'Todo el mundo puede aprender, pero algunas personas aprenden y memorizan de manera más eficiente que otras, y ahora creo que esto podría estar relacionado con los cambios en el metabolismo del cerebro', añade.
Entender mejor el metabolismo de las neuronas podría ayudar a señalar el camino a mejores tratamientos para los trastornos de atención y aprendizaje y, posiblemente, acelerar los niveles de ERRy podría mejorar el aprendizaje porque mejora la función muscular. 'Hemos demostrado que los recuerdos se construyen realmente en un andamio metabólico. Si se quiere entender el aprendizaje y la memoria, es necesario comprender los circuitos que son la base y el motor de este proceso', concluye Evans.