La URV lidera esta investigación que revela el papel de dos vías moleculares clave en la conexión entre nervios y músculos, un descubrimiento determinante para avanzar en el tratamiento de este tipo de patologías
Un equipo investigador de la Unidad de Histología y Neurobiología de la Universitat Rovira i Virgili (URV) ha revelado cómo dos vías moleculares clave trabajan conjuntamente para mejorar la comunicación entre los nervios y los músculos. Este hallazgo podría abrir nuevas vías para el diseño de terapias futuras contra enfermedades neuromusculares como la Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA).
El cuerpo humano necesita que los nervios y los músculos estén en constante comunicación para garantizar el movimiento, la respiración y otras funciones vitales. Esta conexión se produce en un punto concreto, donde se genera un contacto físico entre las células, denominado unión neuromuscular (UNM), que actúa como un «puente» donde el nervio envía órdenes al músculo para que se contraiga.
El proceso funciona de la siguiente manera: las células nerviosas, a través del nervio, envían una señal que libera un neurotransmisor, una sustancia química llamada acetilcolina (ACh). Esta sustancia atraviesa la unión neuromuscular y llega al músculo, provocando su contracción. Todo este proceso está controlado gracias a proteínas clave llamadas SNAP-25 y Synapsin-1. La activación de estas proteínas se produce por una proteína llamada PKA, formada por diferentes subunidades que se regulan según la actividad neuronal, por un lado, y la respuesta muscular por el otro, lo que permite ajustar la transmisión de manera muy precisa.
Hasta ahora, se pensaba que el flujo de la información reguladora solo iba en una dirección: del nervio al músculo. Sin embargo, este estudio ha demostrado que el músculo también se comunica con el nervio para que éste controle mejor la contracción muscular. Esta retroalimentación es clave para mantener una buena comunicación y asegurarse de que el músculo solo se contrae de forma adecuada y cuando es necesario. El equipo investigador, mediante la estimulación del nervio frénico —que controla los músculos de la respiración— y la aplicación de técnicas de bloqueo muscular en modelos animales, observó cómo las vías moleculares intervienen en la comunicación entre nervios y músculos.
Cuando el músculo se contrae se activan algunas proteínas que envían una señal al nervio, y esto puede modificar la manera en que el nervio libera la acetilcolina. Esta retroalimentación se produce gracias a la intervención de dos vías moleculares fundamentales: la vía BDNF/TrkB y la vía muscarínica.
Uno de los avances más significativos de esta investigación ha sido observar que estas dos vías moleculares no trabajan por separado, sino que se coordinan entre ellas para modificar las proteínas concretas del mecanismo de liberación del neurotransmisor y ajustar la intensidad de la transmisión nerviosa en función de la actividad tanto del nervio como del músculo.
Gracias a esta interacción, el cuerpo puede controlar mejor la fuerza y la precisión de los movimientos. “Este conocimiento es especialmente relevante para enfermedades como la ELA, donde la conexión entre el nervio y el músculo se ve afectada. Si en el futuro se logra regular estas vías cuando tienen un mal funcionamiento, se podrían desarrollar nuevas terapias para mejorar la transmisión de la señal y preservar la función muscular”, comenta María Ángel Lanuza, investigadora del Departamento de Ciencias Médicas Básicas de la URV, que ha liderado el proyecto.
La Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA) es una enfermedad neurodegenerativa que provoca la muerte progresiva de las motoneuronas, las células nerviosas que conectan el cerebro con los músculos. Cuando estas motoneuronas mueren, la conexión entre el nervio y el músculo se pierde y, como consecuencia, la persona empieza a perder la capacidad de moverse, hablar o respirar.
Este estudio refuerza la idea de que la unión muscular no solo recibe órdenes, sino que también puede “responder” e influir en cómo se comunican las neuronas y los músculos. El descubrimiento de estos mecanismos permite entender cómo se podrían diseñar estrategias para mantener activa la sinapsis neuromuscular, incluso cuando la enfermedad empieza a progresar. En el caso de la ELA, este hallazgo podría abrir la puerta a nuevos tratamientos dirigidos a mantener la funcionalidad de la unión neuromuscular. Esto es crucial para preservar la movilidad y la capacidad respiratoria de las personas afectadas por esta enfermedad, afirma el equipo investigador.
Referencia bibliográfica: Polishchuk A, Cilleros-Mañé V, Balanyà-Segura M, Just-Borràs L, Forniés-Mariné A, Silvera-Simón C, Tomàs M, Jami El Hirchi M, Hurtado E, Tomàs J, Lanuza MA. BDNF/TrkB signalling, in cooperation with muscarinic signalling, retrogradely regulates PKA pathway to phosphorylate SNAP-25 and Synapsin-1 at the neuromuscular junction. Cell Commun Signal. 2024, 22(1):371. doi: 10.1186/s12964-024-01735-2.
Polishchuk A, Cilleros-Mañé V, Just-Borràs L, Balanyà-Segura M, Vandellòs-Pont G, Silvera-Simón C, Tomàs M, Garcia N, Tomàs J, Lanuza MA. Synaptic retrograde regulation of the PKA-induced SNAP-25 and Synapsin-1 phosphorylation. Cell Mol Biol Lett. 2023, 28(1):17. doi: 10.1186/s11658-023-00431-2.
