Junta
de Andalucía

El sistema nervioso periférico del mamífero adulto es un nicho germinal neurogénico, por lo que es capaz de producir nuevas neuronas. Es el importante descubrimiento al que ha llegado el grupo de investigación que dirige el Profesor José López Barneo, Catedrático de Fisiología de la Universidad de Sevilla y Coordinador de Investigación en Hospitales Universitarios Virgen del Rocío. Por primera vez en el mundo, se demuestra que las células madre del cuerpo carotídeo (una pequeña glándula localizada en la bifurcación de la arteria carótida) son de tipo glial, frente al papel estructural que se le atribuía hasta ahora.

La posibilidad de extraerlas y cultivarlas in vitro permiten producir, en cantidades muy altas, neuronas que sintetizan dopamina (sustancia que falta en los enfermos de Parkinson) y factores neurotróficos (sustancias neuroprotectoras que previenen la neurodegeneración). Se abre con ello una nueva vía de tratamiento en las patologías neurodegenerativas, especialmente en la enfermedad de Parkinson, ya que la masa de tejido creada a partir de las células madre del cuerpo carotídeo puede emplearse para el trasplante en pacientes afectados por esta enfermedad.

Durante muchos años, los científicos desconocían que existía división celular en el cerebro de los mamíferos adultos, teoría que se demostró errónea cuando se describió actividad neurogénica en al menos dos zonas, ambas pertenecientes al sistema nervioso central. El hallazgo del Dr. López Barneo y su equipo Ricardo Pardal, Patricia Ortega-Sáenz y Rocío Durán aporta una observación novedosa y muy inesperada: la existencia de una tercera zona, la primer descrita del sistema nervioso periférico. A diferencia de otras células madre de tejidos adultos, cuya función real no se conoce, la función de este grupo de células madre está bien diferenciadas. El cuerpo carotídeo crece en hipoxia para hacer que el individuo respire más y se intente compensar la falta de oxígeno.

Los resultados obtenidos por el grupo del Dr. López Barneo son una continuación del camino abierto por estos investigadores en 1998, cuando describieron un nuevo método de tratamiento del parkinsonismo experimental en ratas, basado en el autotrasplante intracerebral de agregados celulares del cuerpo carotídeo. Este trabajo, que tuvo un impacto internacional muy amplio (Science, 279: 1301, 1998), fue seguido de la demostración de la eficacia de ese método en monos y posteriormente en humanos. Los resultados de dos estudios piloto (de factibilidad y seguridad) en pacientes de Parkinson a los que se realizaron autoimplantes de tejido de cuerpo carotídeo en el estriado, se han publicado recientemente.

Estos resultados, aunque menos espectaculares que en animales (debido sobre todo a lo avanzado de la enfermedad en los pacientes elegidos y a la pequeña cantidad de tejido disponible para el trasplante), son claramente esperanzadores y han tenido una muy buena acogida internacional. Una observación particularmente interesante es que el efecto beneficioso de los trasplantes de tejido del cuerpo carotídeo se debe a una acción trófica sobre la vía nigroestriatal dopaminérgica, ya que, además de dopamina, está glándula libera grandes cantidades del factor neurotrófico GDNF.

Una larga trayectoria investigadora

Es importante destacar que el Dr. López Barneo (Torredonjimento, Jaén, 1952) fue pionero en la puesta a punto en España de las técnicas de patch-clamp, necesarias para el estudio de los canales iónicos, y que de este esfuerzo se benefició la comunidad científica española, pues se facilitó el desarrollo de la electrofisiología en otros laboratorios.

Durante este periodo, el grupo del investigador andaluz describió la existencia de canales de calcio en células (como las adrenocorticales), previamente consideradas como no excitables y realizó numerosas observaciones originales, como el clonado de un nuevo canal de potasio específico de cerebro, la descripción de las bases moleculares de la inactivación tipo C en los canales de potasio y la regulación de canales de sodio por el neuropéptido TRH.

Otra de las aportaciones científicas de especial relevancia del grupo, hecha en 1988, fue el descubrimiento de que las células del cuerpo carotídeo son como las neuronas, excitables (capaces de generar impulsos eléctricos), y contienen un canal de potasio regulado por el O2. Estos resultados explicaron cómo se detecta el O2 de la sangre por los quimioreceptores arteriales (lo que permite incrementar la frecuencia respiratoria durante el ejercicio o al subir en altura) y abrieron un nuevo campo de investigación cultivado en numerosos laboratorios de diferentes países. Estas observaciones fueron pronto seguidas de otras de diversos grupos, mostrando que los canales de K+ regulados por el O2 participan en funciones celulares diversas.

El grupo del Dr. López Barneo demostró igualmente en 1995 la existencia de canales de calcio regulados por el O2 en los miocitos arteriales donde tienen una participación importante en la regulación de la presión y el flujo sanguíneos. Recientemente, este trabajo en miocitos arteriales se ha extendido a los de arterias coronarias del corazón humano.

Recientemente, el Dr. López Barneo y su grupo han descrito que las células del cuerpo carotídeo no son sólo sensores de oxígeno sino también de glucosa. Este nuevo descubrimiento abre un campo inexplorado que podría tener implicaciones en el tratamiento de los diabéticos, ya que en éstos es frecuente la hipoglucemia por la administración de insulina.

En paralelo a este estudio, otra observación fundamental del grupo ha sido la descripción de la naturaleza metabotrópica de los canales de calcio voltaje-dependientes en el músculo liso vascular, lo que ayuda a explicar las causas de los espasmos arteriales en algunas condiciones patológicas.

En los últimos años, y gracias a una ayuda extraordinaria de la Fundación Juan March el grupo del Dr. López Barneo ha podido montar en Sevilla de forma independiente las tecnologías necesarias para la creación de animales modificados genéticamente (ratones transgénicos y knockouts), con el objetivo de identificar los genes cuya alteración pueden predisponer a sufrir parkinsonismo. Hasta le fecha han desarrollado animales que sobreexpresan enzimas antioxidantes (como la glucosa-6-fosfato-deshidrogenasa) en la vía nigroestriada y que son más resistentes al parkinsonismo experimental. Igualmente, han creado el primer animal knockout de una proteína de la cadena de electrones mitocondrial.

La labor científica del Dr. López Barneo está publicada en más de 100 artículos aparecidos en revistas científicas de elevado factor de impacto, tales como Cell, Science, Neuron, Nature Neuroscience, The Journal of Neuroscience, New England Journal of Medicine, Circulation, Neurosurgery, etc.