Investigadores de la Universidad Hebrea hallan que la interleucina-1 en el cerebro regula la densidad ósea, abriendo caminos para terapias contra la osteoporosis.
Interleucina-1 cerebral regula el equilibrio óseo
Investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalén, liderados por el Prof. Itai Bab, demostraron que la proteína interleucina-1 en el cerebro desempeña un papel crucial en la regulación de la densidad ósea. Publicado en el Journal of Bone and Mineral Research, el estudio revela que niveles óptimos de actividad de esta proteína previenen la degradación del tejido óseo, un hallazgo que promete nuevas terapias para combatir la osteoporosis, una enfermedad que afecta a millones en el mundo. El equipo manipuló la actividad de la interleucina-1 en ratones modificados genéticamente, confirmando su influencia en el equilibrio entre formación y pérdida ósea.
El descubrimiento destaca la conexión entre el cerebro y el sistema esquelético, un campo de investigación emergente. La interleucina-1, conocida por estimular el sistema inmunológico, actúa en el cerebro a través del receptor tipo 1 (IL-1RI), modulando vías que afectan la formación ósea. En experimentos, ratones con deficiencia en el receptor IL-1RI mostraron una masa ósea reducida y un crecimiento óseo comprometido, lo que sugiere que la señalización central de esta proteína es esencial para mantener la salud esquelética. Este vínculo abre la puerta a tratamientos que modulen la actividad cerebral para proteger la densidad ósea.
La osteoporosis, caracterizada por la pérdida de masa ósea y el debilitamiento estructural del esqueleto, es la enfermedad degenerativa más común en el mundo occidental. Afecta especialmente a mujeres posmenopáusicas y hombres mayores, aumentando el riesgo de fracturas que pueden causar discapacidad grave o incluso la muerte. En humanos y mamíferos, aproximadamente el 10% del tejido óseo se renueva constantemente mediante un proceso equilibrado de pérdida y formación ósea. Con la edad, este equilibrio se altera, y provocó una mayor pérdida ósea y una disminución de la densidad. Los hallazgos del equipo de Bab indican que la interleucina-1 cerebral podría ser clave para restaurar este equilibrio.
El estudio también exploró el papel del sistema nervioso autónomo en la regulación ósea. Los investigadores descubrieron que la interleucina-1 interactúa con el sistema nervioso parasimpático, que alcanza los huesos y controla el desarrollo esquelético durante la adolescencia. Este camino neuronal, identificado mediante la inyección de un virus debilitado de la rabia en los huesos de ratones, mostró que las fibras nerviosas parasimpáticas migran desde el esqueleto hasta regiones cerebrales específicas. Este hallazgo refuerza la idea de que el cerebro regula activamente la salud ósea a través de múltiples sistemas neurales.
Datos clave sobre la regulación cerebral de la densidad ósea
- Interleucina-1: Proteína inmunológica que, en el cerebro, modula la formación ósea mediante el receptor IL-1RI.
- Osteoporosis: Afecta a más de 1 de cada 10 personas en EE. UU., con mayor prevalencia en mujeres posmenopáusicas.
- Sistema parasimpático: Regula el desarrollo óseo en la adolescencia, influenciando la resistencia a fracturas a lo largo de la vida.
- Terapias futuras: Modulación de la actividad cerebral podría prevenir la pérdida ósea y estimular la formación ósea.
Avances en el entendimiento del eje cerebro-hueso
El trabajo del Prof. Itai Bab y su equipo, en colaboración con el Prof. Raz Yirmiya del Departamento de Psicología y la Prof. Esther Shohami del Laboratorio de Trauma Cerebral, marcó un hito en 2005 al publicar en el Proceedings of the National Academy of Sciences los primeros indicios de la regulación cerebral de la densidad ósea. Utilizando ratones transgénicos con sobreexpresión del antagonista del receptor de interleucina-1 en el sistema nervioso central, los investigadores confirmaron que el silenciamiento de la señalización de IL-1RI en el cerebro induce una baja masa ósea, similar a la observada en ratones deficientes en este receptor.
Los experimentos emplearon técnicas avanzadas, como la microtomografía computada (μCT) para analizar la arquitectura ósea de los fémures y vértebras de los ratones, y la histomorfometría dinámica para evaluar la actividad de los osteoblastos, las células responsables de la formación ósea. Los resultados mostraron que un nivel óptimo de actividad de la interleucina-1 en el cerebro inhibe la acción de las células osteoclásticas, que degradan el tejido óseo, preservando así la densidad ósea. Este mecanismo sugiere que las terapias dirigidas al cerebro podrían complementar los tratamientos actuales, que se centran principalmente en el sistema esquelético periférico.
Además, los investigadores identificaron que la interleucina-1 cerebral modula el eje hipotálamo-hipófisis-adrenal y el sistema nervioso simpático, ambos implicados en la supresión de la formación ósea. En ratones con depresión inducida, se observó una activación del sistema nervioso simpático que liberaba noradrenalina en los huesos, afectando negativamente a las células formadoras de hueso. El uso de antidepresivos, como el tofranil, no solo revirtió los síntomas depresivos, sino que también previno la pérdida de masa ósea, lo que destaca la interacción entre el estado mental y la salud esquelética.
El equipo de la Universidad Hebrea también exploró el sistema endocannabinoide en el contexto óseo, descubriendo que los receptores CB1 y CB2 modulan la formación y resorción ósea. La activación de los receptores CB2 en osteoblastos y osteoclastos estimula la formación ósea y reprime la resorción, mientras que la interrupción genética de CB2 provoca un fenotipo similar a la osteoporosis. Este hallazgo, publicado en 2015, refuerza la relevancia clínica de los sistemas neurales en la regulación ósea.
Implicaciones para el tratamiento de la osteoporosis
La osteoporosis representa un desafío de salud pública, con más de 10 millones de estadounidenses diagnosticados y un riesgo elevado de fracturas que comprometen la calidad de vida. Los tratamientos actuales, como los bifosfonatos y la terapia hormonal, se centran en reducir la resorción ósea o estimular la formación ósea, pero no abordan la regulación cerebral. Los descubrimientos del equipo de Bab sugieren que las terapias dirigidas a la interleucina-1 cerebral podrían ofrecer un enfoque complementario, especialmente para pacientes con trastornos neuropsiquiátricos como la depresión, que se asocia con una menor densidad ósea.
En colaboración con el Prof. Raphael Mechoulam, el equipo también identificó compuestos como el oleoyl serine, una sustancia endógena que aumenta la densidad ósea en ratones osteoporóticos. Este compuesto, ausente en los huesos de ratones con osteoporosis, podría servir como base para nuevos fármacos que combinen la modulación cerebral y esquelética. La empresa de transferencia tecnológica Yissum de la Universidad Hebrea solicitó patentes para estas innovaciones, buscando socios comerciales para su desarrollo.
El campo de la NeuroPsicoOsteología, término acuñado por el Prof. Yirmiya, está ganando terreno gracias a estos avances. Los estudios han demostrado que trastornos como la depresión, la enfermedad de Alzheimer y la epilepsia, que afectan la interleucina-1 cerebral y el sistema parasimpático, suelen coexistir con una baja densidad ósea. Comprender los mecanismos que conectan el cerebro y los huesos podría llevar al
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