Descubren una posible causa de la enfermedad de Parkinson

"Nucléolo", o núcleo pequeño, es el término utilizado por los biólogos para la pequeña estructura dentro del núcleo que se visualiza bajo el microscopio. En esta estructura dentro del núcleo, las moléculas de ARN y las proteínas se ensamblan para formar los ribosomas, la fábrica de proteínas de las células.

Nucléolos defectuosos han sido implicados en varias enfermedades hereditarias poco frecuentes, y más recientemente también en los trastornos neurodegenerativos como el Alzheimer y la enfermedad de Huntington. A pesar de los esfuerzos de investigación intensa en todo el mundo, las causas moleculares de la enfermedad de Parkinson aún no están claros. Bajo la dirección de la Dra. Rosanna Parlato, los científicos de los departamentos del profesor Dr. Guenther Schuetz y profesor Dra. Ingrid Grummt en DKFZ han investigado si la desaparición de nucléolos también juega un papel en esta enfermedad, que también se conoce como "parálisis agitante”.
Los investigadores estudiaron las neuronas productoras de dopamina en el cerebro de pacientes con enfermedad de Parkinson. Cuando la enfermedad de Parkinson se produce, este tipo de células sufre un mal funcionamiento y muere, causando los síntomas de la parálisis característica. De hecho, la mayoría de los nucléolos en estas células se encuentran defectuosos.
Este descubrimiento llevó al grupo a investigar si los nucléolos perturbados realmente pueden causar síntomas parecidos al párkinson, o si esto fue sólo una casualidad. Para ello, modificaron el ADN de los ratones de tal manera que las células productoras de dopamina de los animales de experimentación sólo podría formar nucléolos defectuoso. Estos ratones mostraron síntomas similares a la enfermedad de Parkinson.
Con el fin de averiguar por qué se producen estos síntomas, los investigadores observaron detalladamente todas las funciones de las células genéticamente modificadas. Y se encontraron con un cambio importante: La actividad de la enzima mTOR, un regulador clave de vías de señalización intracelular, se redujo en las células genéticamente modificadas. Como resultado de la reducción de la actividad de mTOR, la función de las mitocondrias, las centrales eléctricas celulares, se interrumpe. Esta alteración funcional es la causa del estrés oxidativo en la célula, compuestos altamente reactivos al oxígeno se acumulan y causan daño a una multitud de moléculas en la célula.
Por tanto los investigadores llegaron a la conclusión de que los "Nucléolos defectuoso al parecer causar estrés oxidativo en las células. Esto puede conducir a daño celular masivo y puede ser un requisito previo clave para el daño a los nervios típicos de la enfermedad de Parkinson", dice la Dra. Rosanna Parlato. "Las neuronas productoras de dopamina son particularmente sensibles al estrés oxidativo." Sin embargo, los científicos no están seguros si el daño en el nucléolo es realmente la única causa de esta neurodegeneración. "En cualquier caso, las funciones del nucléolo como un sensor de estrés nos muestra que una célula está en peligro."

A Possible Cause of Parkinson's Disease Discovered
"Nucleolus," or small nucleus, is the term coined by early biologists for the tiny structure within the nucleus which they saw under the microscope. In this structure within the nucleus, RNA molecules and proteins are assembled to form ribosomes, the true protein factories of cells.

Defective nucleoli have been implicated in several rare hereditary diseases, most recently also in neurodegenerative disorders such as Alzheimer's and Huntington's disease. Despite intense research efforts around the world, the molecular causes of Parkinson's disease are still unclear. Under the leadership of Dr. Rosanna Parlato, scientists from the departments of Professor Dr. Guenther Schuetz and Professor Dr. Ingrid Grummt at DKFZ have investigated whether the demise of nucleoli also plays a role in this disease, which is also known as "shaking palsy."

The investigators studied dopamine-producing neurons in the brain of Parkinson's disease patients under the microscope. When Parkinson's disease occurs, this type of cells malfunctions and dies, causing the characteristic palsy symptoms. Indeed, the majority of nucleoli in these cells were found to be defective.
This discovery caused the group to investigate whether disrupted nucleoli may really cause Parkinson's-like symptoms or whether this was only an incidental finding. To this end, they modified the DNA of mice in such a way that the dopamine-producing cells of the experimental animals could only form defective nucleoli. These mice showed symptoms resembling Parkinson's disease, such as characteristically impaired movements. In addition, the dopamine-producing neurons in their brain died prematurely.
In order to find out why these symptoms occur, the researchers took a closer look at all functions of the genetically modified cells. And they found an important change: The activity of the mTOR enzyme, a key regulator of intracellular signaling pathways, was reduced in the genetically modified cells. As a result of reduced mTOR activity, the function of mitochondria, the cellular power plants, is disrupted. This functional disruption causes oxidative stress within the cell; highly reactive oxygen compounds accumulate and cause damage to a multitude of molecules in the cell.
"Defective nucleoli apparently cause oxidative stress in cells. This can lead to massive cell damage and may be a key prerequisite for the typical nerve damage of Parkinson's disease," says Dr. Rosanna Parlato. "The dopamine-producing neurons are particularly sensitive to oxidative stress." However, the scientists are not sure whether the damage in the nucleoli is really the sole cause of this neurodegeneration. "In any case, the nucleolus functions as a stress sensor showing us that a cell is in danger."