El mapa de las mitocondrias abre la puerta a nuevos tratamientos en neurología y psiquiatría

Todas las actividades que tienen lugar en el cerebro, desde almacenar recuerdos hasta interpretar estímulos externos y regular las emociones, requieren energía. Esa energía la producen unos orgánulos celulares (partes de la célula) llamados mitocondrias. Curiosamente, se sabe bastante poco sobre cómo están distribuidas y su diversidad, o de cómo influyen en la salud del cerebro, e incluso en otros órganos.

Por ejemplo, se ha observado recientemente que las mitocondrias (conocidas como las «centrales eléctricas» que proporcionan energía al cerebro), también intervienen en procesos clave en otros órganos. Un equipo español del CNIC publicó el año pasado un trabajo en el que mostraban que son esenciales para la regeneración del tejido del corazón.

Antes de comenzar a elaborar el atlas, los investigadores se preguntaron cuántas mitocondrias hay en el cerebro, cómo están distribuidas en el órgano, cómo sus cambios podrían afectar al estado de ánimo, las funciones cognitivas y el desarrollo de enfermedades neurológicas y psiquiátricas. Para darles respuesta, el equipo, de la Universidad de Columbia (Nueva York, Estados Unidos), ha creado MitoBrainMap, el primer atlas de mitocondrias en el cerebro.

Martin Picard, profesor de medicina del comportamiento, explica que cada vez está más extendida la teoría de que la energía es un elemento clave para la salud. Junto con Michel Thiebaut de Schotten, de la Universidad de Burdeos (Francia) puso en marcha el proyecto «para comprender el mapa de la energía cerebral, con implicaciones para llegar a las causas de enfermedades neurodegenerativas y neuropsiquiátricas y a nuevas formas de tratarlas».

Manos a la obra

Una dificultad clave para entender cómo se distribuye la energía en el cerebro es una cuestión de tamaño: el salto entre estudios microscópicos sobre las mitocondrias y células aisladas y los estudios macroscópicos de imágenes de grandes áreas cerebrales con resonancia magnética.

Para resolverlo, obtuvieron una sección de un cerebro humano congelado y lo dividieron en 703 secciones en forma de cubos de tres milímetros.
Determinaron la densidad y la capacidad de producir energía de cada cubo, que era más o menos del tamaño de un grano de arena y luego proyectaron la información sobre toda la muestra de tejido.

Usaron modelos computacionales para extrapolar esos datos de una sola muestra a todo el cerebro.

Un mapa heterogéneo

Los investigadores observaron que las mitocondrias no solamente son diferentes en función del tipo de célula en el que están, sino por la región cerebral en la que se encuentran.

Anna Monzel, que también ha colaborado en el estudio, indica que esas diferencias son muy relevantes “porque todas las mitocondrias tienen un origen común, pero durante el desarrollo se especializan para proporcionar la energía necesaria a cada tipo de célula”.

El equipo también vio que las regiones cerebrales que diferencian a los humanos de otras especies contienen muchas más mitocondrias, y que además están especializadas en una forma de producción de energía muy eficaz cuando se compara con las de otras partes del órgano.

A partir de este punto será necesario llevar adelante más estudios para validar los hallazgos del mapa. Otro de los autores, Eugene Mosharov, considera que «si se valida, nuestro modelo podría servir para estimar las propiedades funcionales de las mitocondrias en cerebros vivos usando resonancias magnéticas convencionales, creando el primer método no invasivo para estudiar bioenergía de las mitocondrias en el cerebro humano».

Con esas imágenes, se podría conocer mejor la relación entre la actividad de las mitocondrias y las funciones del cerebro durante la actividad cognitiva, el desarrollo, la enfermedad y diversos estados psicológicos, sugieren.