Científicos investigan de qué manera la falta de oxígeno en la gestación puede causar esquizofrenia

Pruebas con ratas indican que células cerebrales con baja oxigenación desarrollan una disfunción en el mecanismo de producción de energía, que puede a acometer a los hijos de mujeres embarazadas que desarrollan un trastorno de presión arterial conocido como preeclampsia

Por André Julião  |  Agência FAPESP – La falta de oxígeno durante el período que precede al parto –una condición que puede afectar a los hijos de mujeres embarazadas acometidas por un trastorno de presión arterial denominado preeclampsia– ha venido siendo apuntada como una de las causas de la esquizofrenia. En un artículo publicado en la revista Scientific Reports, investigadores de la Facultad de Ciencias Médicas del hospital Santa Casa de São Paulo (FCMSCSP) describieron de qué manera este fenómeno –denominado hipoxia en la jerga científica– afecta al tipo de células más abundantes en el cerebro: los astrocitos.

Mediante experimentos con ratas, los científicos descubrieron que la baja oxigenación causa en esas células cerebrales alteraciones en el funcionamiento de las mitocondrias, consideradas entre los orgánulos más importantes, pues producen gran parte de la energía celular. Este trabajo, realizado con el apoyo de la FAPESP, abre el camino hacia la búsqueda de intervenciones capaces de frenar el proceso que lleva a la disfunción mitocondrial, evitando así que el cerebro de los bebés se vea afectado en casos de preeclampsia.

“Comenzamos estudiando los astrocitos porque son las células más abundantes del sistema nervioso central y también porque metabolizan el neurotransmisor glutamato, uno de los más relacionados con la esquizofrenia. Ahora estamos verificando el efecto de la hipoxia en las neuronas. Pretendemos entender cuál es la señal que un tipo de célula manda a otro tipo. El objetivo final es evitar el daño cerebral”, dijo Tatiana Rosado Rosenstock, docente de la FCMSCSP y coordinadora del estudio.

Con un formato que se asemeja al de las estrellas, los astrocitos son las células más prevalentes de la glía, el conjunto celular que corresponde a aproximadamente el 90% del cerebro, en tanto que las neuronas componen el otro 10%. Las células de la glía, que también incluyen a los oligodendrocitos y a las microglías, son responsables del metabolismo del sistema nervioso central, al suministrarles nutrientes a las neuronas y contribuir en el mantenimiento de las sinapsis.

Tres modelos

Este trabajo tiene como primer autor a Luiz Felipe Souza e Silva, quien llevó adelante la investigación durante su maestría en la FCMSCSP con beca de la FAPESP.
 
Los investigadores observaron el efecto de la falta de oxígeno en astrocitos de ratas de tres formas. Primeramente, al someter a las células a una cámara de hipoxia, donde se retira todo el oxígeno del medio. Y luego aplicando cloruro de cobalto a las células para mimetizar la falta de oxígeno.

Por último, se analizaron astrocitos de ratas de un linaje naturalmente hipertenso (SHR), lo cual hace que sus fetos sufran hipoxia durante la gestación. No por casualidad, los animales de ese linaje exhiben comportamientos equivalentes a los síntomas de la esquizofrenia en humanos, que cesan tras la administración de antipsicóticos. 

Entre las variables alteradas en las células sometidas a las diferentes formas de hipoxia, una que llamó la atención de los investigadores fue el balance de calcio. 

Para producir energía, estos orgánulos deben poseer un equilibrio entre las cargas eléctricas positivas y negativas en su interior. Como el calcio tiene carga positiva, alteraciones en la cantidad de ese ion pueden provocar un desequilibrio que, en última instancia, lleva a la muerte celular.

En comparación con los astrocitos normales, los que fueron sometidos a los tres tipos de hipoxia exhibieron un nivel más bajo de calcio en el citosol, el espacio existente entre la membrana y las otras partes internas de la célula. 

“Esto sucedió precisamente porque las mitocondrias de esas células captaron más calcio, en una tentativa de protección. Con todo, una cantidad excesiva de calcio dentro de las mitocondrias lleva al desequilibrio de cargas en esos orgánulos, alterando el potencial de membrana de los mismos, el transporte de electrones y, por consiguiente, la producción de energía”, dijo la investigadora.

Asimismo, la falta de oxígeno redundó en un desequilibrio de la denominada homeostasis redox, un proceso mediante el cual las células combaten el estrés oxidativo, que puede llevar  a la muerte celular. Según los investigadores, el aumento del estrés oxidativo también es una consecuencia de la alteración de la cantidad de calcio. 

Curiosamente, la hipoxia aumentó la cantidad de mitocondrias de los astrocitos. En las pruebas, los investigadores detectaron la expresión del gen Pgc1-α, importante en la denominada biogénesis mitocondrial. Aparte de este, otros factores pusieron en evidencia que había más mitocondrias por célula. 

“En una situación de estrés, las células aumentan la cantidad de mitocondrias a los efectos de obtener más energía, toda vez que las orgánulos existentes pueden no estar produciéndola suficientemente”, dijo Rosentock.

El grupo trabaja ahora en la consecución de formas de mejorar la función mitocondrial no solamente en los astrocitos sino también en las neuronas, células menos abundantes, pero responsables de la transmisión de informaciones.  

“Si la hipoxia genera un problema en las mitocondrias, quizá algún día podamos mejorar la función mitocondrial en los casos de preeclampsia y evitar la esquizofrenia”, dijo la investigadora. 

Por ahora, la mejor forma de evitar la hipoxia en el feto aún consiste en efectuar un buen seguimiento prenatal y evitar la preeclampsia. 

Puede accederse al artículo intitulado Mitochondrial Dysfunction and Changes in High-Energy Compounds in Different Cellular Models Associated to Hypoxia: Implication to Schizophrenia (doi: 10.1038/s41598-019-53605-4), de Luiz Felipe Souza e Silva, Mariana Dutra Brito, Jéssica Mayumi Camargo Yuzawa y Tatiana Rosado Rosenstock, en el siguiente enlace: www.nature.com/articles/s41598-019-53605-4.