Describen neurotransmisor que ayuda a sincronizar los distintos relojes biológicos del cerebro

Mediante una serie de elegantes y minuciosos experimentos, científicos liderados por investigadoras del CONICET en la Fundación Instituto Leloir (FIL) lograron establecer que un neurotransmisor – la glicina – actúa como batuta para sincronizar a la “orquesta” que forman los distintos relojes circadianos del cerebro. El trabajo es tapa de la destacada revista internacional Cell Reports.

El estudio podría favorecer, en el futuro, nuevos abordajes terapéuticos para corregir el jet lag o la fatiga en personas que trabajan de noche y mejorar la comprensión del papel de la disfunción del reloj biológico en la susceptibilidad al desarrollo de cáncer, enfermedades cardíacas, diabetes tipo II, infecciones y obesidad.

“Los resultados de nuestro trabajo son contundentes. Demostramos que la glicina es crucial para mantener la coherencia de la red circadiana”, indicó la directora del estudio, la doctora Fernanda Ceriani, investigadora principal del CONICET y jefa del Laboratorio de Genética del Comportamiento del Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA), que depende del CONICET y de la FIL.

Junto a otros integrantes de su grupo, como los doctores Lia Frenkel (primera autora del estudio), Nara Muraro (actualmente en el Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires (IBioBA, CONICET-Instituto Partner de la Sociedad Max Planck), Guillermo Bernabó y Juan Romero, Ceriani realizó experimentos con la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), muy empleada como modelo de investigación porque presenta genes, funciones biológicas y versiones básicas de muchos de los comportamientos de organismos más complejos, como los humanos.

“Logramos identificar cinco genes que están involucrados en la transmisión de información a través del neurotransmisor glicina. Encontramos a la enzima que la produce, el transportador que la desplaza y sus receptores específicos”, explicó Frenkel.
Por su parte Ceriani indicó que la desregulación del transporte o síntesis de glicina en algunas neuronas reloj enlenteció el reloj biológico de las moscas (¡casi en una hora!) sin afectar su ritmo ni otros aspectos de su actividad motora. “Sin embargo, el bloqueo de algunos receptores de ese neurotransmisor producía un comportamiento del sueño y vigilia totalmente caótico (arrítmico)”, aseguró.

Estudios previos habían determinado que un neuropéptido llamado PDF (pigment dispersing factor) opera como regulador de la sincronización de los relojes circadianos, pero el rol de glicina en ese proceso no se había establecido. Con este trabajo, Ceriani y sus colegas pudieron demostrar que el “reloj central” de la mosca, formado por las neuronas laterales ventrales, “actúa como un director de orquesta que se apoya como mínimo en dos batutas: PDF y glicina”, destacó Ceriani.

“La glicina actúa como un neurotransmisor inhibitorio: calla de manera transitoria a distintos relojes para que el conjunto suene armoniosamente”, agregó Ceriani.

El trabajo demostró que el “reloj central” de la mosca actúa como un director de orquesta que sincroniza – a lo largo del día – los distintos relojes circadianos del cerebro apoyándose como mínimo en dos batutas: los neurotransmisores PDF y glicina. Diseño: Lia Frenkel.

Dado que el estudio demuestra que glicina también está presente en Drosophila, se podrá acelerar la investigación básica no solo de los relojes circadianos, sino también de diferentes enfermedades provocadas por la disfunción de esta vía, como hiperplexia (también conocida como enfermedad del sobresalto) y encefalopatía por glicina. Asimismo, el modelo puede ayudar a comprender mejor cómo participa este neurotransmisor en la transmisión del dolor y conducir así al diseño futuro de analgésicos más eficaces.

El estudio de esa mosca tiene varias ventajas. Explorar un proceso biológico en Drosophila toma unas pocas semanas, ya que su ciclo de vida es corto; en cambio, en el ratón demanda varios meses. “Por otra parte, la manipulación de sus genes es más fácil, rápida y económica”, indicó Frenkel.

El trabajo fue tapa de la edición actual de Cell Reports.