Investigadores encuentran estructuras que permiten la transmisión rápida de impulsos nerviosos en insectos

El cerebro de un animal consta de dos tipos diferentes de células: neuronas, que procesan y transmiten información, y células gliales, que dan soporte a las neuronas de diversas formas. En 1871, el anatomista francés Louis-Antoine Ranvier demostró algo especial acerca de las neuronas en los vertebrados: en las extensiones de estas células nerviosas hay regiones en forma de anillo que carecen de una vaina circundante: la mielina formada por las células gliales. Junto con la vaina de mielina eléctricamente aislante, los llamados nódulos de Ranvier forman una base para que los impulsos nerviosos eléctricos se transfieran muy rápidamente a distancias más largas. Estos «saltan» de nodo en nodo a una velocidad de hasta 100 metros por segundo. Durante mucho tiempo se ha considerado que esta «conducción saltatoria» es específica de los vertebrados.

Ahora, por primera vez, tomando como ejemplo la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), un equipo de investigadores dirigido por el neurobiólogo Prof. Christian Klämbt de la Universidad de Münster (Alemania) ha demostrado que existen estructuras similares en los insectos. El estudio ha sido publicado en la revista eLife.

Para su trabajo, el equipo analizó moscas de la fruta y observó la distribución de las proteínas necesarias para la conducción neuronal. Usando métodos genéticos y microscópicos, los investigadores demostraron que los canales de sodio y potasio conductores de iones que subyacen al proceso de transmisión están dispuestos en grupos de manera similar a los vertebrados.

Como se describió recientemente en un artículo teórico publicado por el equipo, la acumulación local de canales iónicos requiere una separación espacial estricta de los axones individuales, las extensiones de las células nerviosas. En los vertebrados, esto está asegurado por la mielina glial. El equipo demostró que en Drosophila también se forman estructuras similares a la mielina alrededor de los axones cerca de la región de la membrana plasmática que lleva los canales iónicos. Al igual que en los vertebrados, la mielina está formada por células gliales específicas y es un requisito para una conducción rápida y precisa.

«Hemos descrito por primera vez tanto la organización dedicada de los canales iónicos dependientes de voltaje como el diseño de estructuras similares a la mielina para Drosophila», dice Christian Klämbt. «Además, pudimos demostrar que las células gliales controlan la actividad genética y el posicionamiento de los canales iónicos neuronales». Las similitudes descritas por los investigadores entre los vertebrados y las moscas de la fruta indican que la aparición de grupos de canales iónicos, junto con un mayor aislamiento, es un concepto fundamental en la transmisión eléctrica de información.

El trabajo realizado por el equipo no solo ayuda a comprender la evolución de la mielina, sino que también permite investigar con mayor detalle la biología de la formación y regeneración de la mielina. Esto es de gran importancia en relación con enfermedades neurodegenerativas como la esclerosis múltiple. Hasta ahora, el tratamiento se ha centrado en suprimir la reacción inflamatoria y no ha sido posible promover ninguna remielinización eficaz. «Esto significa que nuestros hallazgos ayudarán a descubrir formas alternativas de tratamiento para la esclerosis múltiple», dice Christian Klämbt.

Para sus investigaciones, los investigadores utilizaron métodos de genética molecular en combinación con varios procesos de imagen de última generación, incluido el uso de microscopía electrónica innovadora para la visualización de proteínas marcadas, así como microscopía confocal con resoluciones especialmente altas.