Los metales que hay en nuestro cerebro

Si comparamos el cerebro con el resto de nuestro organismo observamos que necesita de una tasa metabólica muy elevada para poder funcionar. Es decir, para mantener nuestras neuronas a pleno rendimiento y que todas las conexiones neuronales funcionen perfectamente necesitamos una demanda muy alta de energía, y para ello necesitamos glucosa y oxígeno. Y lo sorprendente, es que solo representa el 2 % de nuestra masa corporal y consume un 25 % de la energía que ingerimos.

Pues bien, esa excesiva actividad metabólica en nuestro cerebro es necesaria para mantener a las fábricas energéticas de nuestras células, las mitocondrias, así como en la regulación transcripcional de los genes, el catabolismo, eliminación de radicales libres, etc. Todas estas funciones se deben gracias a la existencia de una serie de proteínas que requieren metales para funcionar, que se llaman metaloproteínas,  y que son necesarios para mantener esa actividad metabólica.

¿De qué metales hablamos?

Cuando hablo de metales me estoy refiriendo por ejemplo al hierro (Fe), zinc (Zn), cobre (Cu), cobalto (Co), manganeso (Mn). Su papel es muy importante para la biología del organismo. Por ejemplo, la hemoglobina es una proteína que contiene hierro, y gracias a éste el oxígeno puede unirse a ella y transportarse por todo nuestro organismo.

Los metales que he nombrado más arriba participan en la señalización celular que ocurre entre las neuronas, la sinapsis. Y no solo en el cerebro, se ha estimado que la mayor parte de las proteínas de nuestro cuerpo forman complejos con estos metales.

Estimación del número de proteínas asociadas con metales en el ser humano

¿Y en nuestro cerebro qué ocurre?

Como habéis leído antes, los metales en nuestro cerebro juegan un papel muy importante y pequeños cambios en sus concentraciones pueden afectar seriamente a la función y supervivencia de las neuronas.

A continuación veremos un ejemplo de cómo uno de estos metales puede afectar a la función cerebral. Hablamos del cobre y su relación con la enfermedad de Alzheimer (para saber más sobre la enfermedad pincha aquí). Pero antes, veremos cual es la función de éste en las neuronas.

En la imagen podemos ver que el cobre (bola verde) entra en la neurona y es transportado por una chaperona (proteína amarilla) a diferentes lugares de la célula. El cobre juega un importante papel en la señalización intracelular:

  • Entra al núcleo para modular la expresión de genes.
  • En la sinapsis entre neuronas.
  • Formar parte de otras proteínas.

Cuando se encuentra en exceso, sale de la célula dentro de vesículas, como vemos en la parte superior de la imagen.

En el cerebro, la concentración de estos metales, como el cobre, es más elevado que en el resto del cuerpo. Cuando se altera su concentración aparecen enfermedades y un aumento del estrés oxidativo. Es por ello, que cuando envejecemos se produce un aumento de éstos en el cerebro y puede desencadenar a un daño neuronal, disminución en la supervivencia de la neurona y a un mal plegamiento y agregación de proteínas.

Si continuamos con el cobre, algunos estudios bioquímicos en cerebros de pacientes con Alzheimer destacan una pérdida de Cu en zonas del hipocampo y amígdala (regiones del cerebro implicadas en la memoria y emociones). Ello provocaría que se acumulara en las placas beta-amiloides e impidiera que jugara su papel en la sinapsis.

Y en el Parkinson se cree que el Fe y el Zn pueden estar asociados también a la formación del agregado de proteínas en el exterior de la célula.

 A pesar de estos estudios, no es posible relacionar si la pérdida de cobre puede ser una causa principal o efecto secundario en el Alzheimer, sabiendo que aún hay problemas a la hora de detectar las fases tempranas de la enfermedad.

Sería una buena línea de investigación estudiar la homeostasis de estos metales y su posible contribución a las enfermedades neurodegenerativas. Y añadiría un factor más de complejidad a estudiar la posible causa del Alzheimer y Parkinson.

 Bibliografía

Si queréis saber un poco más sobre este tema complejo y sorprendente a la vez, os dejo información sobre ello:

  1. Metalloproteomics
  2. Metals in our mind

Esta entrada participa en la Edición XXXV (Edición del Br) del  Carnaval de Química, cuyo anfitrión es Ángel Rodríguez (@1797Angelen su blog CIENCIA PARA TODOS

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3 Respuestas a “Los metales que hay en nuestro cerebro

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