El estudio se realizó con salamandras, que a diferencia de los mamíferos se recuperan completamente de una enfermedad similar al párkinson en un plazo de cuatro semanas. la enfermedad de Parkinson es una enfermedad neurodegenerativa caracterizada por la muerte de las células productoras de dopamina en el cerebro medio. Como la salamandra reconstruye todas las neuronas productoras de dopamina perdidas, los investigadores estudiaron cómo el cerebro de la salamandra detecta la ausencia de estas células. Esta pregunta es fundamental, ya que se desconoce el mecanismo que despierta la nueva formación de las células nerviosas y como finaliza el proceso cuando el número correcto de células se ha reconstruido.
Lo que descubrieron fue, que las células madre de la salamandra se activan automáticamente, cuando la concentración de dopamina disminuye como consecuencia de la muerte de las neuronas productoras de dopamina, lo que significa que el neurotransmisor actúa como un freno de mano constante sobre la actividad de células madre.
"El fármaco que normalmente se administra a pacientes con párkinson es la L-dopa, que se convierte en dopamina en el cerebro," dice el doctor Andras Simon, quien dirigió el estudio en el Departamento de Biología Celular y Molecular. "Cuando las salamandras fueron tratadas con L-dopa, la producción de nuevas neuronas productoras de dopamina fue casi completamente inhibida y los animales no pudieron recuperarse. Sin embargo, lo contrario también se aplica. Si la señalización de la dopamina está bloqueada, las nuevas neuronas nacen innecesariamente. "
Al igual que en los mamíferos, la formación de neuronas en el cerebro medio de la salamandra es prácticamente inexistente en circunstancias normales. Por lo tanto mediante el estudio de la salamandra, los científicos pueden entender cómo la producción de nuevas células nerviosas se puede reanudar una vez que se ha detenido, y cómo se puede detener cuando no se necesitan más neuronas. Es precisamente en esta regulación que la dopamina parece jugar un papel vital. Muchos estudios sugieren que mecanismos similares están también activos en otras especies animales. En futuros estudios comparativos podrán arrojar luz sobre cómo los neurotransmisores controlan las células madre en el cerebro, ese conocimiento puede brindar un uso potencial en el desarrollo de terapias para las enfermedades neurodegenerativas.
"Una manera de tratar de reparar el cerebro en el futuro es el de estimular las células madre que allí existen", dice el Dr. Simon. "Esta es una de las perspectivas desde las cuales nuestro estudio es interesante y la futura labor que se debe hacer acerca de si la L-dopa, que se utiliza actualmente en el tratamiento del párkinson, podría evitar este proceso en otras especies, incluyendo seres humanos. Otra perspectiva es cómo los medicamentos que bloquean la señal de la dopamina se utilizan para otras enfermedades, como la psicosis, afectando a la dinámica de las células madre en el cerebro. "
La salamandra es un miembro con cola de la familia de la rana más conocido por su capacidad de regenerar partes del cuerpo perdidas, y miembros enteros.
Dopamine Controls Formation of New Brain Cells, Salamander Study Shows
A study of the salamander brain has led researchers at Karolinska Institutet to discover a hitherto unknown function of the neurotransmitter dopamine. In an article published in the scientific journal Cell Stem Cell they show how in acting as a kind of switch for stem cells, dopamine controls the formation of new neurons in the adult brain. Their findings may one day contribute to new treatments for neurodegenerative diseases, such as Parkinson's.
The study was conducted using salamanders which unlike mammals recover fully from a Parkinson's-like condition within a four-week period. Parkinson's disease is a neurodegenerative disease characterised by the death of dopamine-producing cells in the mid-brain. As the salamander re-builds all lost dopamine-producing neurons, the researchers examined how the salamander brain detects the absence of these cells. This question is a fundamental one since it has not been known what causes the new formation of nerve cells and why the process ceases when the correct number have been made.
What they found out was that the salamander's stem cells are automatically activated when the dopamine concentration drops as a result of the death of dopamine-producing neurons, meaning that the neurotransmitter acts as a constant handbrake on stem cell activity.
"The medicine often given to Parkinson's patients is L-dopa, which is converted into dopamine in the brain," says Dr Andras Simon, who led the study at the Department of Cell and Molecular Biology. "When the salamanders were treated with L-dopa, the production of new dopamine-producing neurons was almost completely inhibited and the animals were unable to recover. However, the converse also applies. If dopamine signalling is blocked, new neurons are born unnecessarily."
As in mammals, the formation of neurons in the salamander mid-brain is virtually non-existent under normal circumstances. Therefore by studying the salamander, scientists can understand how the production of new nerve cells can be resumed once it has stopped, and how it can be stopped when no more neurons are needed. It is precisely in this regulation that dopamine seems to play a vital part. Many observations also suggest that similar mechanisms are active in other animal species too. Further comparative studies can shed light on how neurotransmitters control stem cells in the brain, knowledge that is of potential use in the development of therapies for neurodegenerative diseases.
"One way of trying to repair the brain in the future is to stimulate the stem cells that exist there," says Dr Simon. "This is one of the perspectives from which our study is interesting and further work ought to be done on whether L-dopa, which is currently used in the treatment of Parkinson's, could prevent such a process in other species, including humans. Another perspective is how medicines that block dopamine signalling and that are used for other diseases, such as psychoses, affect stem cell dynamics in the brain."
The salamander is a tailed member of the frog family most known for its ability to regenerate lost body parts, such entire limbs.
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