"Estas sondas podrían revelar cómo los desequilibrios del colesterol impulsan el Alzheimer"
La búsqueda de respuestas a la enfermedad de Alzheimer y otros trastornos neurodegenerativos sigue siendo uno de los objetivos más apremiantes en la investigación del cerebro.
En este marco, el profesor Maciej J. Stawikowski, de la Universidad Atlántica de Florida, cree que la clave puede estar en comprender cómo el colesterol y otros lípidos se mueven a través de las células y afectan su comunicación. "Es bien sabido que los lípidos y el Alzheimer están relacionados", comenta Stawikowski antes de recalcar que “el desequilibrio de lípidos puede conducir a la formación de placa amiloide” (grupos de proteínas de gran tamaño que alteran la función celular, un sello distintivo del Alzheimer).
Cómo los desequilibrios del colesterol impulsan el Alzheimer
El equipo de Stawikowski, que incluye al profesor Qi Zhang, se ha centrado en desarrollar herramientas avanzadas para investigar la relación entre los lípidos y la función celular.
En este sentido, el colesterol es un componente crucial de las membranas celulares, ya que permite la producción de hormonas, la estabilidad de las membranas y la señalización. Sin embargo, las alteraciones en el movimiento del colesterol entre los compartimentos celulares pueden desempeñar un papel destacado en el Alzheimer y otras enfermedades neurodegenerativas.
Para estudiar esto, Stawikowski y su equipo han desarrollado nuevas sondas fluorescentes de colesterol (CND, por sus siglas en inglés) diseñadas para rastrear el colesterol dentro de las membranas celulares.
Nuevas sondas fluorescentes de colesterol
El estudio demuestra cómo las sondas CND pueden ayudar a visualizar el colesterol en células vivas. Combinando simulaciones por ordenador con imágenes de células vivas, los investigadores han descubierto cómo los diferentes diseños de sondas influyen en el comportamiento de las sondas de colesterol.
Los autores del artículo recalcan que estas sondas innovadoras podrían mejorar nuestra comprensión de cómo los desequilibrios del colesterol contribuyen a la enfermedad de Alzheimer y otros trastornos neurodegenerativos. Asimismo, al comprender el papel del colesterol en la formación de placa amiloide y la señalización celular, se podrían desarrollar fármacos para modular la actividad de los lípidos, lo que podría conducir a nuevos tratamientos o estrategias preventivas.
"Con estas sondas, ahora podemos visualizar el movimiento y la distribución del colesterol en células vivas con un detalle sin precedentes", explica Stawikowski.
Las sondas CND están diseñadas utilizando un andamio de 1,8-naftalimida (ND), conocido por sus propiedades de fluorescencia únicas, incluidos los grandes cambios de Stokes y la sensibilidad a los cambios ambientales. Este novedoso diseño permite la personalización modular, lo que facilita a los investigadores adaptar las sondas con diferentes grupos de cabezas y conectores para cumplir con requisitos experimentales específicos.
Además, los hallazgos muestran que la modificación de grupos principales o enlazadores podría mejorar la sensibilidad y la capacidad de orientación de las sondas.
Estas sondas se clasifican en tres tipos distintos. Las sondas neutras tienden a agregarse fácilmente, pero su absorción celular es limitada. Las sondas cargadas, por otro lado, demuestran una mejor solubilidad y una mejor interacción con las membranas celulares. Las sondas que contienen grupos hidroxilo mejoran aún más los enlaces de hidrógeno y las interacciones entre lípidos, lo que las hace particularmente efectivas para estudiar el comportamiento de las membranas.
Además, algunas variantes de las sondas CND son sensibles al pH, lo que permite a los investigadores rastrear el movimiento del colesterol en orgánulos con acidez variable, como los lisosomas y las gotitas de lípidos. En comparación con las sondas de colesterol tradicionales, estas herramientas ofrecen propiedades de fluorescencia superiores y un seguimiento más preciso de la dinámica del colesterol, lo que proporciona información más profunda sobre los procesos celulares.
"El colesterol es esencial para la función cerebral, pero su desregulación podría ser un factor clave en la progresión de la enfermedad", afirma Stawikowski. "Nuestras nuevas herramientas brindan una ventana a cómo el colesterol afecta los procesos celulares y pueden ayudar a identificar objetivos terapéuticos para afecciones como el Alzheimer".
Las sondas fluorescentes de colesterol del equipo de investigación ofrecen aplicaciones más allá del Alzheimer, con usos potenciales en biología de membranas, dinámica de lípidos y administración de fármacos. Al combinar técnicas experimentales con simulaciones por ordenador, el equipo ha sentado las bases para desarrollar mejores sondas de colesterol fluorescentes que pueden usarse para estudiar una amplia gama de trastornos relacionados con los lípidos.
Estas sondas son herramientas versátiles que pueden adaptarse a diversas necesidades de investigación, lo que supone un importante paso en la comprensión del papel del colesterol en la salud y las enfermedades celulares.
