«Este azúcar está entrando en el hipocampo y no debería estar allí», dijo Robert Linhardt, profesor de biocatálisis e ingeniería metabólica en el Instituto Politécnico Rensselaer, y autor principal del estudio. «En realidad creemos que esto es volver a cablear la memoria en el hipocampo, y está causando pérdida de memoria. Los circuitos neuronales están siendo interrumpidos o rotos o conectados de manera incorrecta.»

El estudio es el último resultado de una asociación de seis años entre Linhardt y el Dr. Eric Schmidt, experto en sepsis y profesor asistente en el Departamento de Medicina de la Universidad de Colorado en Denver.

la Sepsis es una infección sistémica del cuerpo. Un tercio de los pacientes ingresados en hospitales con sepsis entran en shock séptico. De ellos, la mitad morirá. En un estudio de 2016 publicado en el American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, un equipo que incluía a Schmidt y Linhardt desarrolló una prueba simple pero precisa para determinar si los pacientes en shock séptico se recuperarían o morirían.

La prueba utiliza una muestra de orina para verificar las concentraciones de un tipo de azúcar (glicosaminoglicanos) que normalmente recubre las células que recubren los vasos sanguíneos y otras superficies del interior del cuerpo. En shock séptico, el cuerpo arroja fragmentos de estos azúcares, y el equipo encontró que las concentraciones más altas auguran la muerte. La prueba se utiliza en entornos clínicos, y el insight ha ayudado a los médicos a buscar terapias más efectivas.

Su siguiente paso probó si existe un vínculo entre los azúcares y el envejecimiento mental asociado con el shock séptico. La investigación publicada en la edición de febrero del Journal of Clinical Investigations mostró que, durante el choque séptico, fragmentos del sulfato de azúcar heparán cruzaron la barrera hematoencefálica y entraron en el hipocampo, una región del cerebro crítica para la memoria y la función cognitiva. La evidencia indicó que el sulfato de heparán podría unirse al factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF), que es crítico para la potenciación a largo plazo del hipocampo, un proceso responsable de la formación de memoria espacial. Los investigadores también encontraron que la presencia de un sulfato de heparán enriquecido en el plasma sanguíneo de pacientes sépticos al ingresar a una unidad de cuidados intensivos predijo un deterioro cognitivo detectado 14 días después del alta.

Para estar seguros, los investigadores querían ver que el sulfato de heparán entrara en el hipocampo y se uniera al BDNF. El nuevo estudio en PNAS muestra exactamente eso. Para seguir el sulfato de heparán al cerebro en un mar de otros azúcares que se movían a través del torrente sanguíneo, el equipo de Linhardt tuvo que sintetizar sulfato de heparán marcado con un isótopo de carbono estable, que a diferencia de muchos otros métodos de etiquetado, es completamente seguro y era idéntico al azúcar natural. Les llevó dos años descubrir cómo hacerlo.

Luego ponen a prueba su hipótesis. En ratones sanos, el 100 por ciento del heparán sulfatado marcado se excretaba a través de la orina en 20 minutos, y ninguno entraba en el cerebro. Pero en ratones sépticos, los investigadores encontraron una pequeña cantidad de sulfato de heparán marcado en la región del hipocampo del cerebro.

«Ahora que conocemos la causa del daño cognitivo en el shock séptico, nos da un objetivo claro para una terapia farmacológica: algo que se une al azúcar y lo elimina, o una enzima que lo convierte en algo que no perjudica la función cognitiva», dijo Linhardt. «Este es un avance importante, y estamos entusiasmados con la historia que se está desarrollando.»