El descubrimiento en el pez cebra puede brindar una mejor comprensión de una variedad de trastornos de salud mental relacionados con el estrés y la ansiedad.

Los investigadores de Virginia Tech que estudian el desarrollo del cerebro han identificado una molécula que es crítica en el desarrollo de la respuesta al estrés, un hallazgo que arroja nueva luz sobre la causa potencial de las condiciones de salud mental como el estrés, la ansiedad y los trastornos relacionados.

Las deficiencias en la molécula llamada DSCAML1, abreviatura de molécula de adhesión celular DS como 1, interrumpen el desarrollo del cerebro y aumentan los niveles básicos de cortisol, lo que hace que la principal hormona del estrés sea menos capaz de hacer su trabajo en momentos de estrés.

Los hallazgos, publicados el jueves 16 de febrero en Fronteras en biología celular y del desarrolloapuntan a una mejor comprensión del papel de la muerte celular programada en el cerebro en desarrollo y pueden conducir a nuevas terapias para los trastornos relacionados con el estrés, como la depresión y la ansiedad.

«La muerte celular suena como algo malo, pero durante el desarrollo humano, la muerte celular es importante», dijo Pan, profesor asociado del Instituto de Investigación Biomédica Fralin en VTC.

La muerte celular programada libera al cuerpo de células innecesarias, como un exceso de producción de neuronas en el cerebro. Las cosas pueden salir mal si las células mueren cuando no deberían, o si no mueren cuando deberían.

El equipo de investigación de Pan encontró que el proceso normal de muerte celular se vio interrumpido en el pez cebra con una deficiencia de DSCAML1, lo que indica el papel de la molécula en el desarrollo de las neuronas que regulan el estrés.

El equipo recurrió al pez cebra, un vertebrado cuya genética tiene mucho en común con la de los humanos, y es un modelo cada vez más importante para estudiar la función y la disfunción cerebral que se puede aplicar a los humanos. En el pez cebra, el sistema que controla las reacciones de estrés comienza a desarrollarse uno o dos días después de la fertilización, y las señales de cortisol inducidas por el estrés se pueden ver dentro de cuatro o cinco días. El rápido desarrollo, combinado con la translucidez del pez cebra, brinda a los neurocientíficos una ventana para estudiar el cerebro.

En el estudio, algunos de los peces cebra fueron modificados genéticamente para interferir con la muerte celular programada. Los científicos se centraron en la molécula DSCAML1 porque se observan cambios genéticos en su equivalente humano en pacientes que padecen una amplia gama de trastornos de salud mental, incluida la discapacidad intelectual, el trastorno del espectro autista, la esquizofrenia, la epilepsia y el trastorno por estrés.

«Encontramos que DSCAML1 actúa para promover la muerte celular, y la muerte celular es un mecanismo fundamental que está involucrado en muchas enfermedades diferentes», dijo Pan. Esos incluyen no solo trastornos del desarrollo, sino también neurodegeneración más adelante en la vida, como ocurre con el Parkinson y el Alzheimer. «Cuanto más podamos entender cómo la molécula afecta la muerte celular normal, más podremos entender cómo afecta la función cerebral».

Además de examinar el desarrollo del cerebro, Pan encontró cambios en la forma en que el pez cebra con deficiencia de DSCAML1 respondía al estrés.

Las mediciones de referencia del pez cebra modificado mostraron niveles de cortisol, la principal hormona del estrés, de dos a tres veces más altos que en el grupo de control.

«Eso es interesante en sí mismo, porque todavía no sabemos qué controla la liberación de cortisol de referencia», dijo Pan. «En muchos trastornos psiquiátricos, hay una desregulación de la liberación de cortisol de referencia. Hay estudios en humanos que muestran que existe un vínculo entre la regulación de DSCAML1 y la exposición a experiencias muy estresantes».

Una respuesta al estrés que funcione bien puede ser vital para la supervivencia. Cuando nos enfrentamos a una amenaza, los sistemas endocrino, nervioso e inmunológico se ponen en marcha. El cuerpo se vuelve más alerta, con el cerebro más claramente enfocado en acciones y comportamientos que facilitan la supervivencia. También hay una respuesta reducida al dolor por la liberación de cortisol y su acción en el cerebro.

Los investigadores introdujeron el estrés removiendo el agua en los tanques y cambiando la salinidad del agua, factores estresantes agudos que las larvas experimentarían en su hábitat natural. En el pez cebra con deficiencia de DSCAML1, la respuesta a ese estrés estaba desequilibrada.

«Las respuestas de estrés desadaptativas pueden causar trastornos asociados al estrés, como la ansiedad y la depresión», dijo Pan.

Pan considera que la investigación abre nuevas líneas de investigación.

«Podría haber un mecanismo en el que el cerebro se adapte al entorno mediante el ajuste de la cantidad de células, y eso podría ser un factor significativo en la predisposición de las personas a los factores de riesgo más adelante en la vida», dijo Pan.

Al determinar la importancia de la muerte celular, los médicos podrían planificar mejor la terapia utilizando MRI de alta resolución u otras tecnologías de imágenes que pueden resolver grupos de tipos de células específicos en el futuro.

«Si hay diferentes formas de tratar a las personas que tienen menos, o más, células, eso sería beneficioso en términos de dirigir la terapia adecuada a las personas adecuadas», dijo.

El laboratorio de Pan seguirá explorando los mecanismos que regulan la respuesta al estrés y la importancia de la muerte celular programada en las neuronas que coordinan las respuestas conductuales y endocrinas al estrés. El objetivo es desarrollar nuevas terapias para los trastornos relacionados con el estrés.