Los investigadores han demostrado que la agregación de beta-amiloide, una de las dos proteínas clave implicadas en la enfermedad de Alzheimer, hace que las células se sobrecalienten y "se fríen como huevos".

Los investigadores de la Universidad de Cambridge utilizaron sensores lo suficientemente pequeños y sensibles para detectar cambios de temperatura dentro de las células individuales, y descubrieron que cuando la beta amiloide se pliega mal y se agrupa, hace que las células se sobrecalienten.

En un experimento con líneas de células humanas, los investigadores descubrieron que el calor liberado por la agregación de beta-amiloide podría potencialmente causar que se agreguen otros beta-amiloides sanos, lo que hace que se formen más y más agregados.

En la misma serie de experimentos, los investigadores también demostraron que se puede detener la agregación de beta-amiloide y bajar la temperatura de la célula, con la adición de un compuesto farmacológico. Los experimentos también sugieren que el compuesto tiene potencial como tratamiento para la enfermedad de Alzheimer, aunque primero se requerirían pruebas exhaustivas y ensayos clínicos.

Los investigadores dicen que su ensayo podría usarse como una herramienta de diagnóstico para la enfermedad de Alzheimer o para detectar posibles candidatos a fármacos. Los resultados se informan en el Journal of the American Chemical Society .

La enfermedad de Alzheimer afecta a unos 44 millones de personas en todo el mundo, y actualmente no existen diagnósticos o tratamientos efectivos. En la enfermedad de Alzheimer, la beta amiloide y otra proteína llamada tau se acumulan en marañas y placas, conocidas colectivamente como agregados, lo que provoca la muerte de las células cerebrales y el encogimiento del cerebro. Esto resulta en pérdida de memoria, cambios de personalidad y dificultad para realizar las funciones diarias.

Es una enfermedad difícil de estudiar, ya que se desarrolla durante décadas, y solo se puede dar un diagnóstico definitivo después de examinar muestras de tejido cerebral después de la muerte. Todavía no se sabe qué tipo de cambios bioquímicos dentro de una célula conducen a la agregación de beta-amiloide.

En el grupo de investigación del profesor Gabriele Kaminski Schierle en el Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología de Cambridge, han estado investigando el posible vínculo entre la temperatura y la agregación de beta amiloide en células humanas.

El campo de estudio de los cambios de temperatura dentro de una célula se conoce como termogénesis intracelular. Es un campo nuevo y desafiante:los científicos han desarrollado sensores con los que se pueden medir los cambios de temperatura, sin embargo, nadie ha intentado usar estos sensores para estudiar condiciones como la enfermedad de Alzheimer.

"La termogénesis se ha asociado con el estrés celular, lo que puede promover una mayor agregación", dijo Chyi Wei Chung, el primer autor del estudio. "Creemos que cuando hay un desequilibrio en las células, como cuando la concentración de beta-amiloide es demasiado alta y comienza a acumularse, la temperatura celular aumenta".

"Sobrecalentar una célula es como freír un huevo:a medida que se calienta, las proteínas comienzan a agruparse y se vuelven no funcionales", dijo Kaminski Schierle, quien dirigió la investigación.

Los investigadores utilizaron pequeños sensores de temperatura llamados termómetros poliméricos fluorescentes (FTP) para estudiar el vínculo entre la agregación y la temperatura. Agregaron beta amiloide a las líneas celulares humanas para impulsar el proceso de agregación y usaron un químico llamado FCCP como control, ya que se sabe que induce un aumento en la temperatura.

Descubrieron que a medida que la beta-amiloide comenzaba a formar agregados similares a hilos llamados fibrillas, la temperatura promedio de las células comenzaba a aumentar. El aumento de la temperatura celular fue significativo en comparación con las células a las que no se les añadió beta-amiloide.

"A medida que las fibrillas comienzan a alargarse, liberan energía en forma de calor", dijo Kaminski Schierle. "La agregación de beta-amiloide requiere bastante energía para ponerse en marcha, pero una vez que comienza el proceso de agregación, se acelera y libera más calor, lo que permite que se formen más agregados".

"Una vez que se han formado los agregados, pueden salir de la célula y ser absorbidos por las células vecinas, infectando la beta-amiloide sana en esas células", dijo Chung. "Nadie ha demostrado antes este vínculo entre la temperatura y la agregación en células vivas".

Utilizando un fármaco que inhibe la agregación de beta-amiloide, los investigadores pudieron identificar las fibrillas como la causa de la termogénesis. Anteriormente se desconocía si la agregación de proteínas o el daño potencial a las mitocondrias, las "baterías" que alimentan las células, era responsable de este fenómeno.

Los investigadores también descubrieron que el aumento de la temperatura celular podría mitigarse tratándolos con un inhibidor de agregación, lo que destaca su potencial como tratamiento para la enfermedad de Alzheimer.

Los experimentos de laboratorio se complementaron con modelos informáticos que describían lo que podría ocurrirle a la beta-amiloide en un entorno intracelular y por qué podría conducir a un aumento de la temperatura intracelular. Los investigadores esperan que su trabajo motive nuevos estudios que incorporen diferentes parámetros de relevancia fisiológica. + Explora más

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