Las conexiones neuronales, en 3D

El método se basa en una novedosa técnica de microscopía electrónica que enfría las células tan rápido que permite congelar las estructuras biológicas en plena actividad. “Hemos aplicado la criotomografía electrónica, una novedosa técnica de microscopía basada en la congelación ultrarrápida de células, al estudio y obtención de imágenes tridimensionales de la sinapsis, la estructura celular donde tiene lugar la comunicación entre las neuronas del cerebro de los mamíferos” explica Rubén Fernández-Busnadiego, primer autor del estudio que este mes es portada de la revista Journal of Cell Biology y físico del Instituto Max Planck de Bioquímica (Alemania).

En la sinapsis una célula presináptica (emisor) libera neurotransmisores sobre otra postsináptica (receptor), generando en ella un impulso eléctrico y estableciendo así la transmisión de información nerviosa. En este trabajo los investigadores se han centrado en las diminutas vesículas (de unos 40 nanómetros de diámetro) que transportan y liberan los neurotransmisores desde los terminales presinápticos.

“Gracias a la aplicación de determinados tratamientos farmacológicos y del avanzado método de análisis de imágenes 3D que hemos desarrollado, se puede observar la multitud de estructuras filamentosas que pueblan el terminal presináptico e interactúan directamente con las vesículas sinápticas, así como descubrir su papel fundamental en respuesta a la actividad eléctrica del cerebro”, destaca Fernández-Busnadiego.

Los filamentos conectan a las vesículas entre sí y con la zona activa, la parte de la membrana celular donde se produce la liberación de los neurotransmisores. Según el físico español, estas estructuras filamentosas actúan como barreras que limitan el libre movimiento de las vesículas, manteniéndolas en su lugar hasta que llega el impulso eléctrico, además de determinar la facilidad con la que se fusionan con la membrana.

BAJO CERO

La técnica en la que se basan estos descubrimientos, la crio-tomografía electrónica, permite obtener imágenes tridimensionales del interior de las células y minimizar las alteraciones estructurales. Esto es posible porque las células no están fijadas con reactivos químicos sino que están vitrificadas, es decir, congeladas tan rápidamente que el agua de su interior no tiene tiempo de cristalizar y se mantiene en estado sólido.

El uso de microscopios especialmente equipados permite la visualización de estas muestras, que se conservan siempre a temperaturas de nitrógeno líquido (inferiores a -140 ºC). Además, este método no requiere de tinciones adicionales, por lo que la densidad de las estructuras biológicas se observa directamente.