el cerebro usa más energía que cualquier otro órgano humano, representando hasta el 20 por ciento del total del cuerpo. Hasta ahora, la mayoría de los científicos creían que utilizaba la mayor parte de esa energía para alimentar los impulsos eléctricos que las neuronas emplean para comunicarse entre sí.
Pero las mitocondrias entregan la energía.
Una revolución en nuestra comprensión del desarrollo cerebral, la función cerebral del adulto, la senescencia y la enfermedad surgió del reconocimiento de la plasticidad estructural y funcional dentro del cerebro de los mamíferos (1). Por ejemplo, el papel del factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) y otros factores hormonales que median la neurogénesis, así como la plasticidad sináptica y dendrítica en trastornos psiquiátricos (2), ha revelado mecanismos reguladores neuronales imprevistos. Estos se basan en una concepción dinámica creciente de la arquitectura del cerebro que complementa la comprensión de la transmisión sináptica. Esto, también estamos descubriendo, es un evento plástico alterado por la remodelación estructural y funcional de la sinapsis. Sin embargo, se sabe poco sobre el papel de las mitocondrias en la regulación de la transmisión sináptica, y menos aún sobre sus implicaciones para la función cognitiva y la disminución de la memoria en el cerebro que envejece (3). El estudio de Hara et al. (4) en PNAS se sinergiza con descubrimientos recientes, revelando un papel clave de las mitocondrias que regulan la transmisión sináptica, la función cerebral y la cognición en el envejecimiento.
Las mitocondrias pueblan el citoplasma de las células de los mamíferos, incluidas las neuronas, que dependen de la producción de energía mitocondrial para sobrevivir. Estos orgánulos contienen su propio genoma, el ADN mitocondrial (ADNmt), que codifica subunidades esenciales de la cadena respiratoria donde los electrones se combinan con oxígeno para permitir el flujo de energía a través de las mitocondrias. Las mitocondrias energizadas pueden sintetizar ATP que alimenta reacciones intracelulares dependientes de la energía (como endocitosis, transporte de iones y biosíntesis de neurotransmisores) y sostener otras funciones mitocondriales críticas [Cahandling, producción de especies de oxígeno reactivo (ROS) y otros], contribuyendo a la señalización intracelular (5) Igualmente importante es el descubrimiento relativamente reciente de que las mitocondrias experimentan cambios de forma a través de procesos regulados de fusión y fisión (haciendo organelos más largos o más cortos, respectivamente) y trafican activamente entre compartimentos celulares como el soma, el axón y los botones presinápticos (6).
Se sabe que las señales extracelulares afectan directamente a las mitocondrias. Por ejemplo, tanto los receptores de glucocorticoides como los de estrógenos se traslocan a las mitocondrias y regulan la producción de Careuptake y ROS (7, 8). Las mitocondrias también responden de forma aguda al entorno metabólico al experimentar cambios morfológicos y funcionales que pueden influir en el proceso de envejecimiento celular (9). Curiosamente, aunque la disfunción mitocondrial resultante de las mutaciones del ADN mitocondrial a menudo causa una enfermedad multisistémica grave, el cerebro parece ser más vulnerable a los defectos mitocondriales, sugiriendo que las neuronas son particularmente sensibles a las fluctuaciones bioenergéticas y que las mitocondrias regulan aspectos fundamentales de la función cerebral.
