Tendencias Científicas
Los artífices de este descubrimiento (de izquierda a derecha): Dirk Dietrich, Susanne Schoch y Karen van Loo, del Instituto de Neuropatología del Centro Médico de la Universidad de Bonn. (c) Foto: Katharina Wislsperger / UKB
Cuando se produce un ataque epiléptico en el cerebro, las células nerviosas pierden su patrón habitual y se disparan a un ritmo muy rápido. La causa es una interacción compleja de varios factores.
Ahora, científicos de la Universidad de Bonn han descubierto el importante papel de uno de los participantes: la proteína α2δ4 (alpha2delta4). Es un jugador central entre las células nerviosas, una pieza de rompecabezas que juega un papel decisivo en el desarrollo de las epilepsias y es un posible punto de partida para las terapias. Los resultados se publican en "The Journal of Neuroscience".
Durante un ataque epiléptico, las células nerviosas se disparan simultáneamente a un ritmo muy rápido, como una tormenta eléctrica en el cerebro, provocando convulsiones. Debido a los cambios en el cerebro, una convulsión tan breve puede convertirse en epilepsia crónica a largo plazo.
"La búsqueda de nuevas terapias es sobre todo para prevenir el desarrollo gradual de este tipo de convulsiones severas", explica el Dr. Albert J. Becker, del Instituto de Neuropatología del Hospital Universitario de Bonn (UKB), en un comunicado.
Cuando ocurre un ataque epiléptico, los genes y su regulación también están involucrados. Los genes son planos de ADN. Las transcripciones están hechas de genes durante la transcripción; Estos luego alcanzan diferentes ubicaciones en las células nerviosas e influyen en su función.
Científicos de la Universidad de Bonn demostrarion hace varios años que el factor de transcripción La respuesta de crecimiento temprano 1 (Egr1) regula los canales de calcio en las células nerviosas. El calcio puede fluir cada vez más hacia los poros de los canales de las células nerviosas. Esto hace que empiecen a disparar al unísono: así comienza un ataque epiléptico.
Métodos bioinformáticos
"Sin embargo, como hemos descubierto ahora, el proceso es mucho más complejo", añade la Dra. Karen MJ van Loo, líder del grupo de investigación junior en el UKB. "Hay otros factores involucrados", matiza.
Al igual que en una búsqueda en cuadrícula, la científica y sus colegas de UKB, el Dr. Dirk Dietrich de Neurocirugía y la Dra. Sandra Blaess del Instituto de Neurobiología Reconstructiva, usaron métodos bioinformáticos para buscar genes adicionales que participan en las convulsiones de la epilepsia.
Luego, los investigadores observaron la interacción de los factores epilépticos en el tejido humano obtenidos durante la extirpación quirúrgica de los focos epilépticos de los cerebros de los pacientes y en ratones.
El enfoque principal es la relación triangular del ya conocido factor de transcripción Egr1 y los poros especializados del canal de calcio Cav3.2 y α2δ4 (alpha2delta4). Según Van Loo: "Hasta ahora, el papel de α2 se ha subestimado". Al regular el factor de transcripción en ratones, los científicos se aseguraron de que sus células nerviosas produjeran considerablemente más α2δ4 en el cerebro.
"Cuanto más presente α2δ4, mayor es la tendencia a tener convulsiones", resume la Dra. Susanne Schoch-McGovern, del Instituto de Neuropatología del Hospital Universitario de Bonn. Esta conexión también fue confirmada por investigaciones utilizando tejido cerebral humano.
Ahora, científicos de la Universidad de Bonn han descubierto el importante papel de uno de los participantes: la proteína α2δ4 (alpha2delta4). Es un jugador central entre las células nerviosas, una pieza de rompecabezas que juega un papel decisivo en el desarrollo de las epilepsias y es un posible punto de partida para las terapias. Los resultados se publican en "The Journal of Neuroscience".
Durante un ataque epiléptico, las células nerviosas se disparan simultáneamente a un ritmo muy rápido, como una tormenta eléctrica en el cerebro, provocando convulsiones. Debido a los cambios en el cerebro, una convulsión tan breve puede convertirse en epilepsia crónica a largo plazo.
"La búsqueda de nuevas terapias es sobre todo para prevenir el desarrollo gradual de este tipo de convulsiones severas", explica el Dr. Albert J. Becker, del Instituto de Neuropatología del Hospital Universitario de Bonn (UKB), en un comunicado.
Cuando ocurre un ataque epiléptico, los genes y su regulación también están involucrados. Los genes son planos de ADN. Las transcripciones están hechas de genes durante la transcripción; Estos luego alcanzan diferentes ubicaciones en las células nerviosas e influyen en su función.
Científicos de la Universidad de Bonn demostrarion hace varios años que el factor de transcripción La respuesta de crecimiento temprano 1 (Egr1) regula los canales de calcio en las células nerviosas. El calcio puede fluir cada vez más hacia los poros de los canales de las células nerviosas. Esto hace que empiecen a disparar al unísono: así comienza un ataque epiléptico.
Métodos bioinformáticos
"Sin embargo, como hemos descubierto ahora, el proceso es mucho más complejo", añade la Dra. Karen MJ van Loo, líder del grupo de investigación junior en el UKB. "Hay otros factores involucrados", matiza.
Al igual que en una búsqueda en cuadrícula, la científica y sus colegas de UKB, el Dr. Dirk Dietrich de Neurocirugía y la Dra. Sandra Blaess del Instituto de Neurobiología Reconstructiva, usaron métodos bioinformáticos para buscar genes adicionales que participan en las convulsiones de la epilepsia.
Luego, los investigadores observaron la interacción de los factores epilépticos en el tejido humano obtenidos durante la extirpación quirúrgica de los focos epilépticos de los cerebros de los pacientes y en ratones.
El enfoque principal es la relación triangular del ya conocido factor de transcripción Egr1 y los poros especializados del canal de calcio Cav3.2 y α2δ4 (alpha2delta4). Según Van Loo: "Hasta ahora, el papel de α2 se ha subestimado". Al regular el factor de transcripción en ratones, los científicos se aseguraron de que sus células nerviosas produjeran considerablemente más α2δ4 en el cerebro.
"Cuanto más presente α2δ4, mayor es la tendencia a tener convulsiones", resume la Dra. Susanne Schoch-McGovern, del Instituto de Neuropatología del Hospital Universitario de Bonn. Esta conexión también fue confirmada por investigaciones utilizando tejido cerebral humano.
Frenos ABS
Las células nerviosas en el cerebro normalmente se protegen de un ataque epiléptico con un ritmo estable. "Esto puede compararse con el sistema de frenos antibloqueo (ABS) de un automóvil, que también protege contra la reacción exagerada", dice Becker.
En el sistema del automóvil, varios sensores miden si una rueda está bloqueada y luego usan esta información para realizar un ajuste optimizado de la fuerza de frenado del vehículo. Si α2δ4 está regulado al alza, el sistema de frenos antibloqueo en la red de células nerviosas falla de manera figurada y el pedal del acelerador sigue presionado: entonces, el ritmo normal de las células nerviosas se acelera y es inminente un ataque epiléptico.
"No es suficiente observar las moléculas individuales en el cerebro para comprender el inicio de un ataque epiléptico", señala Karen van Loo. "Más bien, se debe considerar toda la red", concluye.
Los científicos consideran que los poros del canal de calcio α2δ4 y Cav3.2, en combinación con el factor de transcripción Egr1, es un enfoque terapéutico prometedor para inhibir potencialmente la aparición de epilepsias. "Pero aún se requiere investigación intensiva", enfatiza Susanne Schoch-McGovern.
Las células nerviosas en el cerebro normalmente se protegen de un ataque epiléptico con un ritmo estable. "Esto puede compararse con el sistema de frenos antibloqueo (ABS) de un automóvil, que también protege contra la reacción exagerada", dice Becker.
En el sistema del automóvil, varios sensores miden si una rueda está bloqueada y luego usan esta información para realizar un ajuste optimizado de la fuerza de frenado del vehículo. Si α2δ4 está regulado al alza, el sistema de frenos antibloqueo en la red de células nerviosas falla de manera figurada y el pedal del acelerador sigue presionado: entonces, el ritmo normal de las células nerviosas se acelera y es inminente un ataque epiléptico.
"No es suficiente observar las moléculas individuales en el cerebro para comprender el inicio de un ataque epiléptico", señala Karen van Loo. "Más bien, se debe considerar toda la red", concluye.
Los científicos consideran que los poros del canal de calcio α2δ4 y Cav3.2, en combinación con el factor de transcripción Egr1, es un enfoque terapéutico prometedor para inhibir potencialmente la aparición de epilepsias. "Pero aún se requiere investigación intensiva", enfatiza Susanne Schoch-McGovern.
Referencia
Calcium channel subunit α2δ4 is regulated by early growth response 1 and facilitates epileptogenesis. Karen M.J. van Loo et al. Journal of Neuroscience 21 February 2019, 1731-18; DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1731-18.2019
Calcium channel subunit α2δ4 is regulated by early growth response 1 and facilitates epileptogenesis. Karen M.J. van Loo et al. Journal of Neuroscience 21 February 2019, 1731-18; DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1731-18.2019
Inicio
Enviar a un amigo
Versión para imprimir
Compartir
El corazón débil también daña al cerebro
CIENCIA ON LINE