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Investigación con células madre UCLA puede ayudar a los pacientes con trastornos neuromusculares

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Investigación con células madre UCLA puede ayudar a los pacientes con trastornos neuromusculares

La investigación puede conducir a nuevas terapias para el tratamiento de enfermedades tales como la atrofia muscular espinal y esclerosis lateral amiotrófica (enfermedad de Lou Gehrig) en el que la comunicación entre las neuronas motoras y las células musculares se deterioran

Nuevas investigaciones por los científicos de células madre de la UCLA puede aumentar la comprensión de los trastornos neuromusculares en el que se altera la comunicación entre neuronas motoras (las células nerviosas que se adhieren a las células musculares) y las células musculares. La investigación puede conducir a nuevas terapias para el tratamiento de enfermedades tales como la atrofia muscular espinal y esclerosis lateral (enfermedad de Lou Gehrig) amiotrófica en el que la comunicación entre las neuronas motoras y las células musculares se deteriore. Los investigadores publicaron sus resultados el 4 de mayo en la revista PLoS ONE, una revista revisada por colegas de la Biblioteca Pública de la Ciencia.

En su búsqueda para determinar las causas subyacentes de los trastornos neurológicos que alteran las funciones motoras como caminar y la respiración, los investigadores desarrollaron una nueva técnica que puede medir la comunicación entre las neuronas motoras derivadas de células madre y células musculares en el laboratorio.

Los autores señalan que su estudio ofrece una importante verificación de que los circuitos del motor funcionales se pueden crear fuera del cuerpo usando neuronas derivadas de células madre y células musculares; Además, el estudio encontró que el grado de comunicación, conocido como la actividad sináptica, entre las células podría medirse con precisión mediante la estimulación de las neuronas motoras con un electrodo y luego midiendo la transferencia de la actividad eléctrica en las células musculares a los que se conectan las neuronas motoras.

El siguiente proceso está implicado en el movimiento muscular: cuando se estimula una neurona motora, libera neurotransmisores, que despolarizan (cambiar la carga eléctrica de) las membranas de las células musculares, lo que permite la entrada de calcio y otros iones que causan que se contraigan. Mediante la medición de la fuerza de esta actividad, es posible estimar el estado general de salud de las neuronas motoras. Esa estimación podría aumentar la comprensión de una variedad de enfermedades neurodegenerativas señaló el autor del estudio Bennett G. Novitch, profesor asistente de neurobiología y un científico con la Eli y Edythe Broad Center de Medicina Regenerativa y Investigación de Células Madre de la UCLA. Explicó: "Ahora que tenemos este método para medir la fuerza de la comunicación entre las neuronas motoras y las células musculares, es posible que podamos comenzar a explorar lo que ocurre en las primeras etapas de la enfermedad de la motoneurona, antes de la muerte neuronal se vuelve frecuente. Esto nos puede ayudar a identificar donde las cosas empiezan a ir mal y nos proporcionan nuevas pistas sobre las intervenciones terapéuticas que podrían mejorar la comunicación sináptica y promover la supervivencia neuronal ".

Dr. Novitch señaló que la actividad de comunicación sináptica su equipo fue capaz de crear y medir el uso del ratón madre embrionarias neuronas motoras derivadas de células y las células musculares es muy similar lo que se ve en el ratón vivo. Por lo tanto, su estudio de laboratorio es una representación válida de lo que ocurre en un organismo vivo.

Para producir las fibras musculares, los investigadores utilizaron células madre embrionarias de ratón para crear las neuronas motoras y utilizan líneas previamente establecidos de precursores musculares (precursores primitivos de células musculares). Pusieron dos células juntas en una placa de Petri (un vaso pequeño y poco profundo o en un plato de plástico); las células se cultivaron de una manera que estimule la comunicación. Dr. Novitch explicó que su equipo quería determinar si ellos forman naturalmente contactos sinápticos y si hubo o no la transmisión neural entre ellos. Ellos: en menos de una semana, las neuronas se habían puesto en contacto con las células musculares y montado las redes de proteínas necesarias para la comunicación sináptica.

Para medir las conexiones entre las células, los investigadores utilizaron una tecnología conocida como grabación de pinza de doble parche. Pipetas contienen estimulantes y grabación de electrodos se insertan en las membranas de las neuronas motoras y las células musculares. El procedimiento permitió a los investigadores para enviar una corriente eléctrica en las neuronas motoras y miden las respuestas en las células musculares; además, se les permitió visualizar las contracciones musculares.

Los autores del estudio escribieron: "El sistema in vitro desarrollado aquí podría en consecuencia ser ampliado para evaluar los mecanismos celulares y moleculares subyacentes que contribuyen a esta disminución de la entrada sináptica de las neuronas motoras. Por lo tanto, además de su utilidad para ayudar a responder cuestiones biológicas fundamentales, estos co-cultivos tienen aplicaciones claras en abordar los problemas de importancia médica ".

La siguiente fase de su investigación tiene el objetivo de recrear y confirmando el estudio con el uso de las neuronas motoras madre humanas derivadas de células y las células musculares; sus comunicaciones sinápticas se pueden medir con métodos de grabación ópticos recientemente desarrollados, que son menos invasiva que las técnicas de patch clamp utilizados en este estudio.