La activación experimental de un pequeño conjunto de células nerviosas en el cerebro previene las convulsiones en un modelo de ratón de epilepsia del lóbulo temporal, la forma más común de epilepsia entre adultos humanos, según un estudio realizado por investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford.
En contraste, la inactivación de estas células, conocidas por los neurocientíficos como células cubiertas de musgo, facilita la propagación en todo el cerebro de la hiperactividad eléctrica localizada inicialmente en el inicio de una convulsión, causando los síntomas conductuales de epilepsia del lóbulo temporal.
La inactivación de esta población de células nerviosas también induce las mismas pérdidas cognitivas que caracterizan la epilepsia crónica del lóbulo temporal resistente a los medicamentos en humanos, encontraron los científicos.
La epilepsia afecta a 65 millones de personas en todo el mundo, con 150,000 casos nuevos diagnosticados anualmente solo en los Estados Unidos. Tres de cada cinco de los afectados sufren de epilepsia del lóbulo temporal. La pérdida progresiva de células musgosas es un sello distintivo de este trastorno.
Se sabe que las células cubiertas de musgo se dañan fácilmente como resultado de un traumatismo craneal y una disminución del suministro de sangre. Estas lesiones cerebrales, a su vez, aumentan el riesgo de epilepsia del lóbulo temporal.
El papel de las células musgosas en la epilepsia ha dejado perplejos a los neurocientíficos durante un par de décadas. El nuevo estudio de Stanford, que se publicará el 16 de febrero ciencia , ofrece una explicación. Y señala un punto de entrada completamente nuevo para el desarrollo de medicamentos que podría brindar alivio terapéutico a las personas con epilepsia crónica resistente a los medicamentos, una condición debilitante que no solo circunscribe los estilos de vida y las opciones ocupacionales de los pacientes, sino que los predisponea depresión, ansiedad y muerte prematura.
"En principio, debería ser posible desarrollar terapias dirigidas dirigidas a las células cubiertas de musgo para controlar tanto las convulsiones como los déficits cognitivos resultantes", dijo Ivan Soltesz, PhD, profesor y vicepresidente de neurocirugía y autor principal del estudio."Esto sería genial, porque los 20 o más compuestos ahora aprobados para tratar pacientes fallan del 30 al 40 por ciento de las veces".
El autor principal del estudio es el antiguo estudiante de posgrado de Soltesz, Anh Bui, PhD, ahora estudiante de medicina en la Universidad de California-Irvine.
Una tormenta eléctrica en el cerebro
Las convulsiones epilépticas a veces se describen como una tormenta eléctrica en el cerebro. Estas tormentas generalmente comienzan en un solo lugar en el cerebro, llamado foco, donde las células nerviosas, por razones que no están claras, comienzan a dispararse repetidamente en sincronía.con demasiada frecuencia se extienden desde el foco a áreas generalizadas en todo el cerebro, un proceso llamado generalización. Es esta hiperactividad en todo el cerebro la que causa los síntomas de comportamiento clásicos de las crisis epilépticas, como pérdida de conciencia, convulsiones y pensamiento desordenado.
La ubicación exacta del foco epiléptico en el cerebro varía de un individuo a otro. En la gran mayoría de los pacientes con epilepsia del lóbulo temporal, el foco se encuentra en el hipocampo, una estructura del cerebro medio en forma de caballito de mar muy estudiada que es crucial para el espacionavegación y codificar nuevas experiencias en la memoria a largo plazo.
Las células cubiertas de musgo, que se encuentran exclusivamente en una sección del hipocampo, son pocas en número, pero cada una se conecta con decenas de miles de otras células nerviosas del hipocampo. A través de estas conexiones, las células cubiertas de musgo pueden estimular una multitud de células nerviosas excitantes del hipocampo, cuya producciónse extiende a otras secciones del hipocampo, pero también pueden estimular una clase opuesta de células que inhiben estas células excitadoras. Si el efecto neto de la actividad de las células musgosas es promover o contrarrestar la producción general de las células nerviosas excitadoras, hasta ahora,ha sido una pregunta abierta
Para responder a la pregunta, Soltesz, quien posee la cátedra James R. Doty de Neurocirugía y Neurociencias, y sus colegas recurrieron a un modelo de ratón de epilepsia del lóbulo temporal.
Los ratones que usaron los investigadores de Stanford fueron diseñados por bioingeniería para que sus células cubiertas de musgo respondieran a los pulsos de luz, transportados a esas células a través de una fibra óptica implantada. La luz azul hizo que las células cubiertas de musgo se dispararan, mientras que la luz ámbar les hizo resistir el disparo.Al accionar un interruptor láser, los científicos podrían activar o inhibir las células cubiertas de musgo de los ratones a voluntad esta técnica experimental cada vez más extendida, llamada optogenética, es notable por su capacidad para apuntar a conjuntos específicos de células nerviosas para revelar su función.los científicos también registraron actividad en la región del hipocampo donde residen las células cubiertas de musgo.
Efectos de inhibir, excitar células musgosas
Soltesz, Bui y sus colegas demostraron que la inhibición de las células musgosas, sin aumentar la frecuencia de episodios espontáneos de hiperactividad en el foco de los ratones con epilepsia crónica, sí condujo a un aumento sustancial en el número de ataques que se propagaron desde el foco hastaáreas más grandes del cerebro. Por el contrario, la excitación de las células cubiertas de musgo en estos ratones disminuyó el número de ataques generalizados, visibles al exterior sin tener ningún efecto, o simplemente uno menor, en la frecuencia de los ataques puramente focales.
En una prueba de memoria que mide el reconocimiento de un ratón de objetos desconocidos, los ratones epilépticos, a pesar de haber perdido más de la mitad de sus células cubiertas de musgo, lo hicieron bien. Pero fallaron en otra prueba que evalúa su capacidad de notar cuándo un objeto familiar ha sidose movió, un indicador de la memoria espacial, que sufre una disminución en la epilepsia crónica del lóbulo temporal. Cuando los científicos de Stanford también sometieron a ratones sometidos a ingeniería optogenética pero por lo demás normales a estas pruebas, lo hicieron muy bien, hasta que los investigadores inhibieron sus células musgosas, en las cualesseñale el recuerdo espacial de estos animales también hacia el sur.
"Hemos demostrado que el papel de las células musgosas es protector para prevenir la propagación a otras regiones del cerebro de las convulsiones que se originan en el hipocampo, el sitio focal dominante para las convulsiones asociadas con la epilepsia del lóbulo temporal", dijo Soltesz. "Medicamentos dirigidos al musgolas células en pacientes con casos crónicos resistentes a los medicamentos podrían algún día ser capaces de reducir la incidencia de ataques convulsivos lo suficiente como para devolver a los pacientes parte de su estilo de vida perdido ".
Tales intervenciones podrían servir como una alternativa a los exigentes procedimientos quirúrgicos ahora empleados para eliminar el foco de las convulsiones del cerebro de los pacientes, dijo Soltesz.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Medicina de Stanford . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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