Entre todas las cosas malas que le pueden pasar al cerebro cuando sufre una fuerte sacudida, por ejemplo, en un accidente automovilístico, una de las más comunes y preocupantes es el daño al axón. Los axones son los largos tallos que crecencuerpos de neuronas y llevan señales a otras neuronas. Forman parte del "cableado" del cerebro, y a veces crecen a longitudes asombrosas, desde el cerebro hasta la médula espinal. Pero los axones son delgados y frágiles.el cerebro recibe un fuerte golpe, los axones a menudo se estresan más allá de sus límites estructurales. Se rompen o se degeneran rápidamente.
Eso lo sabemos. Pero los científicos no han entendido lo que sucede después. ¿Qué le sucede a la neurona cuando su axón se dirige hacia el sur?
"Conocer los mecanismos precisos de lo que sucede después del daño del axón ha sido realmente desafiante", dice Anne Marion Taylor, PhD, profesora asistente en el Departamento Conjunto de Ingeniería Biomédica del Estado UNC / NC. "Pero creemos que finalmente hemosdescubrí una parte clave de lo que sucede y por qué "
en a documento de Nature Communications Taylor y sus colegas han revelado nuevos detalles moleculares de la axotomía, cuando las neuronas están dañadas o completamente cortadas.
reducción de las espinas dendríticas, aumento de la excitabilidad
Los científicos saben que un axón cortado causará que una neurona pierda rápidamente algunas de sus conexiones entrantes de otras neuronas. Estas conexiones se producen en zarcillos cortos en forma de raíz llamados dendritas, que brotan del cuerpo celular de la neurona, o soma.ellos mismos crecen pequeñas protuberancias llamadas espinas para crear conexiones reales, o sinapsis, con los axones entrantes. Son estas espinas dendríticas las que se reducen en número después de la axotomía.
A medida que pierde conexiones de entrada, la neurona herida también se vuelve más excitable: la neurona se vuelve más propensa a disparar señales por su axón truncado cuando es estimulada por otras neuronas. Las neuronas normalmente tienen una mezcla de entradas. Algunas son excitadoras, empujanla neurona se dispara; otras son inhibitorias, lo que impide que la neurona se dispare. Las neuronas con axones que se han truncado muestran una alteración del equilibrio excitador / inhibidor normal a favor de la excitabilidad.
Se cree que esta excitabilidad mejorada en las semanas y meses posteriores a la lesión es en gran medida una respuesta adaptativa y beneficiosa: un cambio a un "modo de búsqueda" neuronal como el que se observa en los cerebros en desarrollo. Este cambio beneficioso aumenta las posibilidades de que la neurona se desarrolleel axón truncado puede conectarse con un nuevo socio y continuar siendo un miembro productivo de la sociedad neuronal.
"Los neurólogos lo saben", dijo Taylor, miembro del Centro de Neurociencia de la UNC. "Es por eso que promueven la fisioterapia y el reciclaje para las personas que sufren lesiones en la cabeza. Durante este período prolongado de excitabilidad, el PT y el reciclaje pueden ayudar a guiar a las neuronas lesionadasa lo largo de vías beneficiosas ".
Pero la excitabilidad inducida por una lesión en una neurona también puede causar problemas. Una neurona puede morir por sobreexcitación los neurocientíficos llaman a esto excitotoxicidad. La hiperactividad neuronal después de la lesión también puede provocar dolor intratable, espasmos musculares o agitación en el paciente.los días inmediatamente posteriores a la lesión, los médicos a menudo tratan a los pacientes con lesiones cerebrales con medicamentos como la gabapentina, diseñados específicamente para suprimir la hiper excitabilidad neuronal.
Lo que los científicos no han entendido muy bien son los detalles biológicos, los cómo y los porqués de la pérdida de la columna vertebral de la dendrita y la hiper excitabilidad. Esos detalles han sido esquivos debido a la complejidad del cerebro, que hace que sea extremadamente difícil para el cerebro.un científico para aislar una neurona y su axón para manipulación y análisis, ya sea en una placa de laboratorio o en un animal de laboratorio.
Hace varios años, como estudiante graduado de ingeniería biomédica en la Universidad de California-Irvine, Taylor inventó un dispositivo para ayudar a resolver este problema. Es una cámara microfluídica con pequeñas ranuras que atrapan axones individuales de las neuronas cultivadas a medida que crecen.
"Los axones no pueden darse la vuelta, por lo que siguen creciendo rectas hasta que alcanzan un compartimento separado", dice Taylor. "Podemos cortar un axón en su compartimento y luego observar las respuestas en el soma o las dendritas asociadassin afectar los axones en otros compartimientos "
Una pérdida de inhibición
Taylor y sus colegas usaron el dispositivo en el nuevo estudio para analizar lo que sucede cuando se corta un axón. Descubrieron que los eventos dentro de la neurona misma provocan la pérdida de la espina dendrita resultante y la hiper-excitabilidad. Las señales que se originan en el sitio de la lesión se muevenrápidamente de regreso a lo largo de la porción restante del axón hacia el núcleo y el soma neuronal, desencadenando un nuevo patrón de actividad genética. El equipo de Taylor logró bloquear la actividad genética de la neurona para evitar la pérdida de la columna dendrítica y la hiperexcitación.
Taylor y sus colegas analizaron cómo cambió la actividad genética antes y después de la axotomía. Se alteraron múltiples genes después de la axotomía. La actividad de uno de estos genes, que codifica una proteína llamada netrina-1, se redujo drásticamente. Un análisis separado mostró quecaída similar de netrina-1 en las neuronas afectadas en ratas cuyos axones desde el cerebro hasta la médula espinal habían sido cortados. Juntos, estos resultados insinuaron que la ausencia de netrina-1 podría ser un factor importante que impulsa los cambios neuronales después de la axotomía.
Cuando Taylor y sus colegas agregaron netrina-1 a las neuronas axotomizadas para restaurar la proteína a los niveles normales, incluso dos días completos después de cortar el axón, descubrieron que el tratamiento revirtió rápidamente toda la pérdida de la columna dendrítica y la mayor parte de la hiperactividad-excitabilidad.
"Las neuronas tratadas se parecían más a los controles no lesionados", dice Taylor. "Este fue un hallazgo sorprendente y nos sorprendió descubrir que la netrina-1 normalizaba tanto el número de sinapsis como la excitabilidad, incluso cuando se aplicaban días después de la lesión".
Agregó: "Estamos muy lejos, pero realmente esperamos traducir este hallazgo de netrina-1 en una nueva terapia. Idealmente, haría lo que el objetivo de la gabapentina y los medicamentos relacionados con las lesiones en la cabeza es hacer, solo que mejory más precisamente "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Cuidado de la salud de la Universidad de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :