Los investigadores han descubierto que los niveles excesivos de calcio en las células cerebrales pueden conducir a la formación de clústeres tóxicos que son el sello distintivo de la enfermedad de Parkinson. El equipo internacional, dirigido por la Universidad de Cambridge, descubrió que el calcio puede mediar la interacción entre pequeñas estructuras membranosas dentro de las terminaciones nerviosas, que son importantes para la señalización neuronal en el cerebro, y alfa-sinucleína, la proteína asociada con la enfermedad de Parkinson. Los niveles excesivos de calcio o alfa-sinucleína pueden ser lo que inicia la reacción en cadena que conduce a la muerte de las células cerebrales.

Los hallazgos, informados en la revista Nature Communications, representan un paso más hacia la comprensión de cómo y por qué las personas desarrollan el Parkinson. De acuerdo con la organización benéfica Parkinson’s del Reino Unido, uno de cada 350 adultos en el Reino Unido (un estimado de 145,000 en total) actualmente tiene la condición, pero aún permanece incurable.

La enfermedad de Parkinson es una de una serie de enfermedades neurodegenerativas causadas cuando las proteínas de origen natural se pliegan en la forma incorrecta y se adhieren a otras proteínas, formando finalmente estructuras finas tipo filamento llamadas fibrillas de amiloide. Estos depósitos amiloides de alfa-sinucleína agregada, también conocidos como cuerpos de Lewy, son el signo de la enfermedad de Parkinson.

Curiosamente, hasta ahora no ha sido claro qué alfa-sinucleína realmente hace en la célula: por qué está allí y qué se supone que debe hacer. Está implicado en varios procesos, como el flujo suave de señales químicas en el cerebro y el movimiento de moléculas dentro y fuera de las terminaciones nerviosas, pero no está claro exactamente cómo se comporta.

«La alfa-sinucleína es una proteína muy pequeña con muy poca estructura, y necesita interactuar con otras proteínas o estructuras para volverse funcional, lo que ha dificultado el estudio», dijo el autor principal, el Dr. Gabriele Kaminski Schierle, del Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología.

Gracias a las técnicas de microscopía de superresolución, ahora es posible mirar dentro de las células para observar el comportamiento de la alfa-sinucleína. Para hacerlo, Kaminski Schierle y sus colegas aislaron vesículas sinápticas, parte de las células nerviosas que almacenan los neurotransmisores que envían señales de una célula nerviosa a otra.

En las neuronas, el calcio juega un papel en la liberación de neurotransmisores. Los investigadores observaron que cuando aumentan los niveles de calcio en las células nerviosas, como en la señalización neuronal, la alfa-sinucleína se une a las vesículas sinápticas en múltiples puntos, lo que provoca que las vesículas se junten. Esto puede indicar que la función normal de la alfa-sinucleína es ayudar a la transmisión de información química a través de las células nerviosas.

«Esta es la primera vez que hemos visto que el calcio influye en la forma en que la alfa-sinucleína interactúa con las vesículas sinápticas», dijo el Dr. Janin Lautenschlerger, primer autor del artículo. «Creemos que la alfa-sinucleína es casi como un sensor de calcio. En presencia de calcio, cambia su estructura y cómo interactúa con su entorno, lo que es muy importante para su funcionamiento normal».

«Hay un buen equilibrio de calcio y alfa-sinucleína en la célula, y cuando hay demasiado de uno u otro, el equilibrio se inclina y comienza la agregación, lo que lleva a la enfermedad de Parkinson», dijo el coautor Dr. Amberley Stephens.

El desequilibrio puede ser causado por una duplicación genética de la cantidad de alfa-sinucleína (duplicación de genes), por una disminución relacionada con la edad de la descomposición del exceso de proteína, por un aumento del nivel de calcio en las neuronas que son sensibles al Parkinson, o falta asociada de capacidad de amortiguación de calcio en estas neuronas.

Comprender el papel de la alfa-sinucleína en los procesos fisiológicos o patológicos puede ayudar en el desarrollo de nuevos tratamientos para la enfermedad de Parkinson. Una posibilidad es que los fármacos candidatos desarrollados para bloquear el calcio, para el uso en enfermedades cardíacas, por ejemplo, también pueden tener potencial contra la enfermedad de Parkinson.