Tendencias Científicas
Ejemplo representativo de un espectro de resonancia magnética obtenido en muestra ex vivo de hipocampo de ratas de 13 días de vida postnatal mediante la técnica de HR-MAS. Fuente: UCM
En los mamíferos, las etapas tempranas de la vida, constituyen períodos críticos para la adecuada maduración de las capacidades cognitivas y emocionales de los individuos. Hay evidencias a favor de la denominada “hipótesis del neurodesarrollo” según la cual el origen de al menos ciertas enfermedades mentales radicaría (sin exclusión de otros factores genéticos y ambientales) en un desarrollo alterado, inadecuado, del cerebro, como consecuencia de sucesos estresantes, infecciones, etc., que sucederían en el período perinatal. Existen diversos modelos animales que parecen apoyar esta hipótesis.
El grupo de investigación, dirigido por la Dra. María Paz Viveros Hernando, del Departamento de Fisiología (Fisiología Animal II) de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Complutense de Madrid, en colaboración con el Centro de Asistencia a la Investigación (C.A.I.) de Resonancia Magnética Nuclear y de Spin Electrónico de la misma Universidad, trabajan conjuntamente en la caracterización de un modelo de separación materna temprana que induce diversas alteraciones psiconeuroinmunoendocrinas tanto a corto, como a medio (adolescencia) y largo (edad adulta) plazo. El procedimiento consiste en separar a las crías (roedores) de sus madres durante un único periodo de 24 h el día 9 de vida postnatal.
Según explica la Dra. Viveros, “las alteraciones comportamentales producidas por este tipo de estrés neonatal recuerdan a diversos signos psiquiátricos y podrían ser, según la hipótesis del neurodesarrollo, consecuencia de alteraciones en el desarrollo del cerebro inducidas por la separación materna, probablemente por el marcado incremento en los niveles de corticosterona y la drástica disminución de leptina que dicho tipo de estrés induce en los animales”.
Estudios anteriores al presente mostraron, en efecto, alteraciones celulares (neuronas y glia), de plasticidad sináptica y neuroquímicas (se observaron cambios en sistemas neuroquímicos tales como el serotoninérgico y el endocannabinoide) que parecen apoyar la validez de este modelo animal para una profunda exploración de mecanismos específicos que operan en el contexto de la hipótesis del neurodesarrollo. De forma interesante, además, los efectos de la separación materna fueron en muchos casos sexodimórficos, lo que sugiere que al menos algunas de las diferencias que se observan en diversas enfermedades psiquiátricas podrían tener su base en el desarrollo.
Se aplican técnicas de resonancia magnética de alta resolución
En un estudio recién publicado en la revista Neuroscience, el equipo de la Dra. Viveros en colaboración con el C.A.I. de Resonancia Magnética Nuclear y de Spin Electrónico de la UCM han aplicado la espectroscopia de alta resolución por resonancia magnética (HR-MAS, del inglés, high-resolution magic angle spinning) para profundizar en los efectos de la separación materna sobre el cerebro. Esta técnica permite el estudio ex vivo de tejidos y en este caso se aplicó para determinar el perfil metabólico de dos regiones cerebrales, corteza frontal e hipocampo, dos áreas especialmente relevantes en el contexto de la sintomatología de tipo cognitivo y emocional en enfermedades psiquiátricas.
El grupo de investigación, dirigido por la Dra. María Paz Viveros Hernando, del Departamento de Fisiología (Fisiología Animal II) de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Complutense de Madrid, en colaboración con el Centro de Asistencia a la Investigación (C.A.I.) de Resonancia Magnética Nuclear y de Spin Electrónico de la misma Universidad, trabajan conjuntamente en la caracterización de un modelo de separación materna temprana que induce diversas alteraciones psiconeuroinmunoendocrinas tanto a corto, como a medio (adolescencia) y largo (edad adulta) plazo. El procedimiento consiste en separar a las crías (roedores) de sus madres durante un único periodo de 24 h el día 9 de vida postnatal.
Según explica la Dra. Viveros, “las alteraciones comportamentales producidas por este tipo de estrés neonatal recuerdan a diversos signos psiquiátricos y podrían ser, según la hipótesis del neurodesarrollo, consecuencia de alteraciones en el desarrollo del cerebro inducidas por la separación materna, probablemente por el marcado incremento en los niveles de corticosterona y la drástica disminución de leptina que dicho tipo de estrés induce en los animales”.
Estudios anteriores al presente mostraron, en efecto, alteraciones celulares (neuronas y glia), de plasticidad sináptica y neuroquímicas (se observaron cambios en sistemas neuroquímicos tales como el serotoninérgico y el endocannabinoide) que parecen apoyar la validez de este modelo animal para una profunda exploración de mecanismos específicos que operan en el contexto de la hipótesis del neurodesarrollo. De forma interesante, además, los efectos de la separación materna fueron en muchos casos sexodimórficos, lo que sugiere que al menos algunas de las diferencias que se observan en diversas enfermedades psiquiátricas podrían tener su base en el desarrollo.
Se aplican técnicas de resonancia magnética de alta resolución
En un estudio recién publicado en la revista Neuroscience, el equipo de la Dra. Viveros en colaboración con el C.A.I. de Resonancia Magnética Nuclear y de Spin Electrónico de la UCM han aplicado la espectroscopia de alta resolución por resonancia magnética (HR-MAS, del inglés, high-resolution magic angle spinning) para profundizar en los efectos de la separación materna sobre el cerebro. Esta técnica permite el estudio ex vivo de tejidos y en este caso se aplicó para determinar el perfil metabólico de dos regiones cerebrales, corteza frontal e hipocampo, dos áreas especialmente relevantes en el contexto de la sintomatología de tipo cognitivo y emocional en enfermedades psiquiátricas.
Distribución de los datos tras la realización de un análisis de componentes principales. El patrón de distribución de los datos de los animales control (Co) es significativamente diferente del observado en los animales sometidos al episodio de separación materna neonatal (SM) independientemente del sexo de los animales. Fuente: UCM.
Los resultados mostraron un perfil metabólico significativamente alterado en las dos regiones cerebrales de los animales que habían sido sometidos al estrés de separación de la madre. En particular, el episodio de separación materna temprana provocó una disminución en los niveles de glutamato y glutamina en ambas regiones cerebrales, lo cual indica posibles alteraciones en la transmisión glutamatérgica. A este respecto cabe señalar que uno de los sistemas neuroquímicos que parece verse alterado en la esquizofrenia es precisamente el glutamatérgico.
El estudio mostró además un aumento en los niveles corticales e hipocampales del aminoácido taurina (Tau), cambio que podría relacionarse con alteraciones en las interacciones neurona-glia y/o con procesos de neuroprotección activados como respuesta al daño. Además, se describieron efectos dependientes de la región cerebral analizada así como del sexo de los animales, por ejemplo, el aumento en los niveles hipocampales de fosforiletanolamina (PEA) y de colina (Cho), siendo éste último exclusivo del sexo masculino.
Estos cambios podrían estar relacionados con alteraciones a nivel de síntesis y destrucción de membranas, y podrían sugerir un aumento en los procesos de neurodegeneración y/o una mayor proliferación de astrocitos, células gliales esenciales para el funcionamiento de las neuronas. Cabe también destacar la disminución en los niveles de N-acetil aspartato (NAA) que se encontró en la corteza frontal de los animales expuestos al protocolo de separación materna, alteración que ha sido relacionada con procesos de tipo neurodegenerativo.
El estudio avala la validez del modelo
En conjunto, el perfil metabólico alterado de los animales estresados neonatalmente podría reflejar un retraso en el desarrollo de las dos regiones cerebrales estudiadas.
En cualquier caso, los resultados de este trabajo apoyan la validez del modelo animal utilizado para un análisis en profundidad de la hipótesis del neurodesarrollo, incluyendo la identificación de biomarcadores de enfermedades neuropsiquiátricas con un origen en el desarrollo.
Serán necesarios estudios adicionales que confirmen la validez de tales biomarcadores en diferentes modelos animales. De ser así, la aplicación de estas técnicas de resonancia magnética en animales ofrece perspectivas traslacionales muy esperanzadoras para el diagnóstico precoz de enfermedades mentales.
El estudio mostró además un aumento en los niveles corticales e hipocampales del aminoácido taurina (Tau), cambio que podría relacionarse con alteraciones en las interacciones neurona-glia y/o con procesos de neuroprotección activados como respuesta al daño. Además, se describieron efectos dependientes de la región cerebral analizada así como del sexo de los animales, por ejemplo, el aumento en los niveles hipocampales de fosforiletanolamina (PEA) y de colina (Cho), siendo éste último exclusivo del sexo masculino.
Estos cambios podrían estar relacionados con alteraciones a nivel de síntesis y destrucción de membranas, y podrían sugerir un aumento en los procesos de neurodegeneración y/o una mayor proliferación de astrocitos, células gliales esenciales para el funcionamiento de las neuronas. Cabe también destacar la disminución en los niveles de N-acetil aspartato (NAA) que se encontró en la corteza frontal de los animales expuestos al protocolo de separación materna, alteración que ha sido relacionada con procesos de tipo neurodegenerativo.
El estudio avala la validez del modelo
En conjunto, el perfil metabólico alterado de los animales estresados neonatalmente podría reflejar un retraso en el desarrollo de las dos regiones cerebrales estudiadas.
En cualquier caso, los resultados de este trabajo apoyan la validez del modelo animal utilizado para un análisis en profundidad de la hipótesis del neurodesarrollo, incluyendo la identificación de biomarcadores de enfermedades neuropsiquiátricas con un origen en el desarrollo.
Serán necesarios estudios adicionales que confirmen la validez de tales biomarcadores en diferentes modelos animales. De ser así, la aplicación de estas técnicas de resonancia magnética en animales ofrece perspectivas traslacionales muy esperanzadoras para el diagnóstico precoz de enfermedades mentales.
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