Un nuevo estudio muestra el papel clave de la plasticidad sináptica en la modulación de la función cerebral en pacientes con epilepsia

Los mecanismos que subyacen a la patogenia de la epilepsia, un trastorno neurológico caracterizado por una actividad eléctrica excesiva en el cerebro, siguen siendo desconocidos. Ahora, utilizando un nuevo radiotrazador ([¹¹C]K-2, la primera tecnología para visualizar y cuantificar el receptor de ácido propiónico α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazol (AMPAR) en el cerebro humano vivo), investigadores de Japón han podido ofrecer información sobre el papel del tráfico de AMPAR en la epileptogénesis. Sus hallazgos podrían conducir al desarrollo de nuevas terapias para pacientes con epilepsia.

La epilepsia, una afección neurológica que causa convulsiones recurrentes no provocadas, afecta a millones de personas en todo el mundo. Si bien un desequilibrio en los ritmos eléctricos del cerebro se considera un factor importante que contribuye a la epilepsia, sus mecanismos fisiopatológicos subyacentes siguen siendo esquivos.

Ahora, en un estudio publicado en Informes celulares Medicinaun equipo dirigido por investigadores de la Universidad de la ciudad de Yokohama ha podido estudiar las funciones cerebrales en pacientes con epilepsia y arrojar luz sobre las bases biológicas de este trastorno.

Mediante tomografía por emisión de positrones (PET) y electroencefalografía (EEG), el equipo analizó el papel que desempeñan los receptores de ácido propiónico α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazol (AMPAR) en la epileptogénesis. «Los AMPAR juegan un papel fundamental en la plasticidad sináptica del cerebro. Por lo tanto, recientemente desarrollamos un radiotrazador PET, [¹¹C]K-2, que es la primera y única tecnología que se puede utilizar para cuantificar la densidad de AMPAR en el cerebro humano vivo. Este marcador nos permitió investigar la relación entre la densidad de AMPAR y la actividad eléctrica dinámica en el cerebro medida por EEG», explica el profesor Takuya Takahashi de la Facultad de Medicina de la Universidad de la Ciudad de Yokohama, quien es el autor principal del estudio.

Las sinapsis neuronales facilitan la transmisión de información a través de las neuronas. Sin embargo, las disfunciones sinápticas provocan diversos trastornos cerebrales, incluida la epilepsia. La plasticidad sináptica, un proceso mediante el cual la actividad neuronal provoca cambios en la fuerza de las conexiones entre las neuronas, existe principalmente en dos formas: plasticidad hebbiana y homeostática. Mientras que la plasticidad hebbiana facilita el mecanismo por el cual la información puede codificarse y retenerse en las neuronas, la plasticidad homeostática hace que la neurona vuelva a su estado original. El estudio actual se basa en la premisa de que un mal funcionamiento en la plasticidad sináptica que involucra a AMPAR desencadena la epileptogénesis.

Para obtener información sobre el mecanismo biológico de la epileptogénesis, los investigadores monitorearon el tráfico de AMPAR radiomarcado en pacientes con epilepsia. Vieron una correlación positiva entre la densidad AMPAR de la superficie celular y la amplitud de la actividad gamma en la epilepsia focal. Además, la transición de convulsiones focales a generalizadas estuvo acompañada por una desaparición del acoplamiento de actividad AMPAR-theta positivo y la propagación del acoplamiento de actividad AMPAR-theta negativo. Este resultado es de suma importancia, dado que la presencia de convulsiones tónico-clónicas focales o bilaterales es, según se informa, el factor de riesgo más significativo de muerte súbita inesperada en la epilepsia.

Los investigadores también encontraron que en pacientes con convulsiones de inicio focal, un aumento en el tráfico de AMPAR también aumentó la amplitud de la actividad gamma anormal, como fue evidente en las mediciones de EEG. Por el contrario, los pacientes con convulsiones de inicio generalizado mostraron una disminución de AMPAR en la superficie celular. Esta disminución se asoció con un aumento en la amplitud de la actividad gamma anormal. Los investigadores también observaron que los pacientes con epilepsia mostraban niveles de AMPAR más bajos que los controles sanos. Los pacientes con convulsiones de inicio generalizado también mostraron niveles más bajos de AMPAR en áreas más grandes de la corteza que los pacientes con convulsiones de inicio focal.

«Dados estos hallazgos, creemos que la plasticidad de Hebbian para aumentar el tráfico de AMPAR y la escala homeostática para la regulación a la baja compensatoria de la función sináptica en las convulsiones podría regular la función cerebral epiléptica», dice el profesor Takahashi.

En resumen, los hallazgos del equipo despejan varias dudas sobre la base biológica de la epilepsia en humanos y también pueden conducir al desarrollo de terapias novedosas y efectivas para los pacientes que padecen este trastorno.

Proporcionado por el Centro de Investigación Médica Avanzada de YCU