La epilepsia hace que las defensas del cerebro colapsen

La epilepsia hace que las defensas del cerebro colapsen

Convulsiones epilépticas

La epilepsia hace que las defensas del cerebro colapsen

¿Qué sucede durante una convulsión epiléptica? Un estudio reciente sugiere que las convulsiones ocurren después de que ciertas células de defensa en el cerebro se descomponen.

Las convulsiones epilépticas pueden pasarle a cualquiera. Solo en Noruega, 35 000 personas viven con un diagnóstico de epilepsia. La epilepsia puede deberse a diversas lesiones, enfermedades o malformaciones en el cerebro.

«Las convulsiones pueden surgir abruptamente y aparentemente de la nada. El miedo a nuevas convulsiones puede crear limitaciones en la vida cotidiana», dice Sverre Myren-Svelstad, médico especialista en neurología y Ph.D. candidato en el Departamento de Neuromedicina y Ciencias del Movimiento de NTNU.

Pero, ¿cómo ocurre una convulsión epiléptica?

Nuevos resultados muestran que una falla o descomposición de las llamadas células gliales en el cerebro subyace al desencadenamiento de una convulsión epiléptica . Estos resultados ahora se han publicado en Nature Communications .

Una falla o descomposición de las llamadas células gliales en el cerebro subyace al desencadenamiento de una convulsión epiléptica. Foto: Shutterstock, NTB Scanpix

Las respuestas aún no están todas, pero el grupo Yaksi en NTNU ha descubierto varias de ellas en colaboración con el Departamento de Neuromedicina y Ciencias del Movimiento, el Departamento de Medicina Clínica y Molecular en NTNU y NERF (Flanders de Investigación de Neuro Electrónica) en VIB, IMEC y KU Leuven en Bélgica.

Estudiar las crisis epilépticas en el pez cebra

El grupo de investigación estudió las crisis epilépticas en el pez cebra ( Danio rerio ). Una ventaja de estos peces es que son transparentes y la actividad en su sistema nervioso es más fácil de observar que en muchas otras especies.

Las células nerviosas (o neuronas) y las células gliales son parte de las redes que transmiten señales en el cerebro.

  • Las neuronas están involucradas principalmente en la transmisión de señales.
  • Las células gliales se encuentran en varias variantes. Sus funciones principales incluyen mantener un entorno equilibrado y proporcionar apoyo a las neuronas, ayudar al sistema inmunitario y aumentar la velocidad de la señalización neural.

El grupo de investigación encontró patrones típicos justo antes y durante las convulsiones epilépticas:

  • En la fase inicial, justo antes de un ataque epiléptico, las células nerviosas estaban anormalmente activas pero solo en un área del cerebro localizada espacialmente. En cambio, las células gliales mostraron grandes estallidos de actividad sincrónica, ampliamente dispersos por el cerebro. En el pez cebra, esta actividad en las células gliales parecía un rayo atravesando el cerebro.
  • Durante la convulsión real, la actividad neuronal aumentó abruptamente. Las conexiones funcionales entre las células nerviosas y las células gliales, y entre diferentes células gliales, se volvieron muy vigorosas. Cuando esto sucedió, la convulsión generalizada se extendió como una tormenta de actividad eléctrica en todo el cerebro.
  • Durante la convulsión generalizada, el grupo de investigación también notó un fuerte aumento en el nivel de glutamato. El glutamato es un neurotransmisor, un compuesto químico que transmite señales entre las células de la red.

Colapso de las defensas gliales durante las crisis epilépticas

La teoría principal es que la acumulación continua de actividad neuronal local es lo que desencadena la cascada posterior de eventos. En pacientes humanos , esto puede iniciarse debido a un estado de enfermedad, lesión o malformación en el cerebro.

El fuerte disparo de las células gliales antes de la convulsión probablemente representa la función protectora de la glial, ya que la actividad glial estalla antes de las convulsiones corresponde al silenciamiento transitorio de las neuronas durante el estado previo a la convulsión.

«La hiperactividad de las células gliales antes de una convulsión es muy probablemente un mecanismo de defensa. Se sabe que las células gliales absorben el exceso de glutamato secretado durante el aumento de la actividad de las células nerviosas», dice Nathalie Jurisch-Yaksi, líder del grupo en el Departamento de NTNU Medicina Clínica y Molecular y un socio en este proyecto.

Por lo tanto, las células gliales evitan temporalmente que la sobreproducción de neurotransmisores excitadores de las células nerviosas conduzca a una convulsión. Pero las células gliales solo mantienen esta función protectora durante un período transitorio, hasta que se convierte en demasiada actividad neuronal para manejar.

«Creemos que en algún momento las defensas se descomponen. Las células gliales se vuelven incapaces de absorber los altos niveles del neurotransmisor de glutamato. Cuando llega a ser demasiado para ellas, las células gliales liberan simultáneamente todo el glutamato que ya han absorbido «De repente, el cerebro es golpeado con un nivel muy alto de glutamato. Creemos que esta liberación excesiva de glutamato por las células gliales conduce a una convulsión generalizada que se extiende por todo el cerebro», dice Carmen Diaz Verdugo, Ph.D. candidato.

Por lo tanto, un aumento masivo de glutamato abruma el cerebro, lo que lleva a una convulsión.

Las interacciones neurogliales cambian durante las convulsiones

Los hallazgos también pueden indicar que la epilepsia puede ocurrir no solo debido a anomalías en las neuronas, sino que también puede estar relacionada con las condiciones patológicas en las células gliales y las interacciones anormales entre las células gliales y las neuronas.

Estudios previos de pacientes y en modelos animales han demostrado que las propiedades de las células gliales cambian después de repetidas convulsiones epilépticas. Pero se sabía menos sobre cómo cambia la función de las células gliales antes y durante las convulsiones.

«Nuestros resultados proporcionan una evidencia directa de que las interacciones entre las células gliales y las neuronas cambian durante la transición de un estado previo a un ataque a un ataque generalizado. Será interesante ver si este fenómeno es generalizable a través de diferentes tipos de epilepsias», dice el profesor Emre Yaksi.

Puede inspirar nuevas terapias.

En las últimas décadas, se han desarrollado varios medicamentos nuevos para la epilepsia, pero un tercio de los pacientes aún no tienen un buen control sobre sus ataques. Una razón puede ser que los medicamentos antiepilépticos actuales se dirigen principalmente a las neuronas, mientras que las células gliales, que constituyen ~ 80% de las células en el cerebro, se han pasado por alto.

Dado todo esto, obtener nuevos conocimientos sobre el papel de las células gliales en la epilepsia, a largo plazo, podría inspirar nuevas terapias para pacientes que sufren ataques.

Ya se sabe que algunas enfermedades asociadas con el daño a las células gliales pueden aumentar el riesgo de ataques epilépticos . Ejemplos de tales enfermedades son los gliomas (tumores cerebrales que surgen de las células gliales ) y la esclerosis múltiple. Además, el daño a las células gliales también se observa en pacientes con enfermedad de Parkinson y enfermedad de Alzheimer, por ejemplo.

«Ahora estamos trabajando más para investigar si podemos reconocer alguno de los mecanismos que identificamos en nuestro estudio actual, en nuestra colaboración continua con los médicos del Hospital St. Olav que investigan las mutaciones genéticas que causan epilepsia en pacientes. A largo plazo, la capacitación Los jóvenes clínicos en investigación básica son un paso importante para traducir los descubrimientos fundamentales a posibles terapias en la clínica. Agradecemos a Helse-Midt Norge, el Hospital St. Olav y la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud de NTNU por su continuo y generoso apoyo en nuestro visión a largo plazo «, dice Yaksi.

Fuente:  Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología 

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