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For a long time, astrocytes were treated as one undifferentiated crowd. These star-shaped cells are the most abundant support cells in the brain and spinal cord, and scientists had wondered whether they came in specialized types that do different jobs, as neurons do. A study in Nature by researchers at Baylor College of Medicine now answers yes: distinct astrocyte subtypes carry out distinct tasks in the living brain.
Durante mucho tiempo, los astrocitos se trataron como una única multitud indiferenciada. Estas células con forma de estrella son las más abundantes entre las células de soporte del cerebro y la médula espinal, y los científicos se preguntaban si, como ocurre con las neuronas, existían tipos especializados que cumplen funciones distintas. Un estudio publicado en Nature por investigadores del Baylor College of Medicine responde ahora que sí: los subtipos de astrocitos diferenciados desempeñan tareas distintas en el cerebro vivo.
The team focused on CD51, a protein that sits on the surface of some astrocytes but not others. Earlier work had shown that CD51 divides astrocytes into groups with different molecular features. But no animal models or lab tools existed to compare the two groups in a working brain. The researchers first built a new mouse line that lets them label and control CD51-positive and CD51-negative astrocytes separately, then compared them in the cerebral cortex, the outer layer that handles thinking, sensing and voluntary movement, and in the hippocampus, key to forming memories. They studied developing, adult and injured brains.
El equipo se centró en CD51, una proteína que se encuentra en la superficie de algunos astrocitos pero no de otros. Trabajos anteriores habían demostrado que CD51 divide a los astrocitos en grupos con características moleculares diferentes. Sin embargo, no existían modelos animales ni herramientas de laboratorio para comparar ambos grupos en un cerebro en funcionamiento. Los investigadores crearon primero una nueva línea de ratones que permite marcar y controlar por separado los astrocitos positivos y negativos para CD51, y después los compararon en la corteza cerebral, la capa externa que se encarga del pensamiento, la percepción y el movimiento voluntario, y en el hipocampo, clave para la formación de recuerdos. Estudiaron cerebros en desarrollo, adultos y lesionados.
In the developing and injured cortex, CD51-positive astrocytes help form synapses, the junctions where neurons pass messages to each other, and they do this using a protein called glypican 6. CD51-negative astrocytes do not. In the hippocampus, CD51-positive astrocytes help memory circuits work and adapt, while CD51-negative astrocytes do not, and the CD51 protein itself drives the rewiring of these circuits.
En la corteza en desarrollo y en la lesionada, los astrocitos positivos para CD51 ayudan a formar sinapsis, las uniones donde las neuronas se transmiten mensajes, y lo hacen mediante una proteína llamada glipicano 6. Los astrocitos negativos para CD51 no lo hacen. En el hipocampo, los astrocitos positivos para CD51 ayudan a que los circuitos de la memoria funcionen y se adapten, mientras que los negativos no, y la propia proteína CD51 impulsa la reconfiguración de estos circuitos.
The findings also matter after brain injury. In mice that had a stroke, CD51-positive astrocytes helped the brain recover function by remodeling connections between neurons, while CD51-negative astrocytes did not. Researchers studying astrocytes in health and disease will now need to specify which subtype they are studying, the team says. For patients, nothing changes yet: the study is in mice, and the team gives no timeline for applying it to people.
Los hallazgos también son relevantes tras una lesión cerebral. En ratones que habían sufrido un ictus, los astrocitos positivos para CD51 ayudaron al cerebro a recuperar funciones al remodelar las conexiones entre neuronas, mientras que los negativos para CD51 no lo hicieron. Según el equipo, los investigadores que estudian los astrocitos en la salud y la enfermedad tendrán que precisar en adelante qué subtipo analizan. Para los pacientes, de momento nada cambia: el estudio se ha realizado en ratones, y el equipo no ofrece ningún calendario para aplicarlo a personas.