Más allá del cerebro: un vínculo entre la pérdida auditiva y el trastorno del espectro autista

Un equipo interdisciplinario de investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad Médica de Carolina del Sur (MUSC) descubrió la discapacidad auditiva en un modelo preclínico de trastorno del espectro autista (TEA). Más específicamente, los investigadores informan en el Revista de neurociencia que observaron pérdida auditiva leve y defectos en la función del nervio auditivo. Un examen más detallado del tejido nervioso reveló células de apoyo anormales llamadas glía, degeneración e inflamación similares a las del envejecimiento. Los hallazgos de este estudio resaltan la importancia de considerar los órganos sensoriales y sus interacciones con el cerebro para comprender los TEA.

Muchos pacientes con TEA muestran una mayor sensibilidad al sonido. Si bien muchos científicos en el pasado buscaron en el cerebro una causa subyacente, el equipo de MUSC adoptó un enfoque diferente al estudiar el sistema auditivo periférico.

«La discapacidad auditiva puede tener un impacto en el sistema auditivo de nivel superior y, eventualmente, en la función cognitiva», dijo Hainan Lang, MD, Ph.D., profesor en el Departamento de Patología y Medicina de Laboratorio en MUSC y uno de los dos autores principales. de El estudio. Jeffrey Rumschlag, Ph.D., investigador postdoctoral en el Programa de Investigación Auditiva de MUSC, es coautor del manuscrito.

Estudios previos de la pérdida auditiva relacionada con el envejecimiento mostraron que el cerebro puede aumentar su respuesta para compensar la reducción de las señales auditivas del oído interno. Lang quería averiguar si este aumento, llamado ganancia central, podría contribuir a una respuesta cerebral anormal al sonido en los TEA. Sin embargo, un obstáculo importante se interpuso en su camino.

«No teníamos un modelo clínicamente relevante para probar directamente esta importante pregunta fundamental», dijo.

El modelo preclínico que permitiría a Lang probar su hipótesis se desarrolló en el laboratorio de Christopher Cowan, Ph.D., presidente de Neurociencia en MUSC. Los ratones en este modelo tienen solo una copia funcional de un gen llamado MEF2C. El grupo de Cowan había estudiado MEF2C en el pasado por su papel en el desarrollo del cerebro y descubrió que era importante para regular la formación de circuitos en el cerebro. Se interesaron especialmente en crear un modelo preclínico cuando se identificaron mutaciones en MEF2C en un grupo de pacientes con síntomas similares a los del TEA. Los modelos de Cowan también muestran comportamientos similares a los del TEA, incluido el aumento de la actividad, el comportamiento repetitivo y los déficits de comunicación.

La colaboración de Lang y Cowan comenzó cuando presentaron carteles uno al lado del otro en una orientación para la Facultad de estudios de posgrado en MUSC. El laboratorio de Lang había identificado reguladores moleculares, incluido MEF2C, crucial para el desarrollo del oído interno, y vio el modelo de Cowan como algo que podría usar para probar su hipótesis sobre la pérdida auditiva en enfermedades del neurodesarrollo. Cowan estuvo de acuerdo con entusiasmo, y el equipo de investigación comenzó a evaluar la capacidad auditiva de los ratones deficientes en MEF2C.

Primero midieron la respuesta del cerebro a las señales auditivas, usando una versión modificada de una prueba que se usa comúnmente para evaluar la pérdida auditiva de los recién nacidos. Se observó una pérdida auditiva leve en los ratones con solo una copia de trabajo de MEF2C, mientras que la audición permaneció normal en aquellos con dos copias de trabajo. Para investigar más a fondo esta pérdida, los investigadores midieron la actividad del nervio auditivo, que transporta señales desde el oído interno hasta el cerebro. Encontraron una actividad reducida en este nervio en ratones con solo una copia de MEF2C.

Con la vista puesta en el nervio auditivo, los investigadores utilizaron microscopios avanzados y técnicas de tinción para determinar qué estaba fallando. Aunque la pérdida general de sensibilidad auditiva fue leve, los investigadores estaban emocionados de ver una gran diferencia en la respuesta del nervio auditivo. Los nervios de ratones con una sola copia de MEF2C mostraron una degeneración celular muy similar a la que se observa en la pérdida de audición relacionada con la edad. Los investigadores también vieron signos de aumento de la inflamación, con vasos sanguíneos rotos y células inmunitarias activadas llamadas glía y macrófagos. Este hallazgo fue especialmente sorprendente para los investigadores.

«Las células gliales no fueron lo primero que pensé; pensé que era un cambio neuronal», dijo Lang. «Ahora entendemos que la actividad del nervio auditivo también puede involucrar al sistema inmunológico, y esa es la hermosa nueva dirección que queremos seguir estudiando».

Cowan también cree que el hallazgo abre el camino para una nueva área de investigación en neurociencia.

«Ahora apreciamos más que existe una interacción importante entre el sistema inmunitario del cuerpo y el sistema inmunitario del cerebro», dijo. «Los dos sistemas juegan un papel fundamental en la configuración de cómo las células del sistema nervioso se comunican entre sí, en parte, al eliminar las conexiones excesivas o inapropiadas que se han formado, y este es un aspecto esencial del desarrollo y la función saludables del cerebro».

Los hallazgos de este estudio podrían ser importantes no solo para los pacientes con deficiencia de MEF2C, sino también para las personas con TEA o pérdida auditiva en general.

«Comprender cómo este gen puede estar participando en el desarrollo del oído y cómo el desarrollo del oído interno está afectando el desarrollo del cerebro tiene una gran aplicabilidad», dijo Cowan.

En estudios futuros, los investigadores pretenden descubrir cómo MEF2C causa exactamente los cambios que se identificaron en este estudio. El equipo de investigación también espera explorar estos hallazgos en pacientes con deficiencia de MEF2C mediante pruebas de audición no invasivas.

Lang y Cowan enfatizan la importancia de la colaboración entre disciplinas para permitir que se lleven a cabo estudios como este.

«El poder de la colaboración es tremendo para un lugar como MUSC», dijo Cowan. «Esta colaboración, para nosotros, fue ideal porque el Dr. Lang es un experto en la función y el desarrollo de la audición, mientras que yo soy más una persona de genética y desarrollo molecular. Este tipo de colaboraciones son ideales, y es precisamente lo que MUSC está alentando a muchos que pensemos en hacer más y más».

«En otras palabras, cada uno de nosotros toca instrumentos diferentes para que, juntos, podamos hacer una mejor armonía», dijo Lang.

Otros colaboradores de MUSC incluyeron a Jeremy Barth, Ph.D., del Departamento de Medicina Regenerativa y Biología Celular; Kelly Harris, Ph.D., y Carolyn McClaskey, Ph.D., del Departamento de Otorrinolaringología y Cirugía de Cabeza y Cuello; y Martin Romeo, Ph.D., y Silvia Vaena, Ph.D., del MUSC Hollings Cancer Center.