Investigación en mecanismos de comunicación neuronal en las enfermedades metabólicas

Comunicación neuronal

El laboratorio de neurología ha empezado a funcionar tan sólo hace un año en nuestro hospital. Está muy relacionado y funciona en estrecha colaboración con el laboratorio de enfermedades metabólicas, ya que está fundamentalmente dirigido al estudio de las enfermedades neurometabólicas, es decir aquellos ECM que afectan especialmente al funcionamiento del sistema nervioso.

El principal objetivo de la investigación es comprender cómo se comunican las neuronas en los ECM y qué anomalías principales presentan. De este modo podríamos avanzar comprendiendo mejor por qué estos pacientes pueden presentar síntomas como retraso cognitivo, epilepsia, trastornos de la conducta u otros, lo cual podría ayudar en el diseño de posibles tratamientos.

Sabemos que el cerebro procesa información transmitiendo señales en la sinapsis, lo cual conecta a las neuronas mediante complejos circuitos de comunicación. Toda la información que se procesa en el sistema nervioso tiene que ver con la sinapsis y casi todas las anomalías de la función cerebral están relacionadas con ésta. Los neurotransmisores (NT) se sintetizan en la neurona presináptica (A), se almacenan en la vesícula sináptica (E) y se liberan al espacio sináptico (X). Posteriormente actúan en los receptores postsinápticos (B). Este es un proceso extremadamente complejo, que si falla, puede dar lugar a diversas enfermedades neurológicas.

Fig. 1 Sinapsis neuronal

Los neurotransmisores tipo dopamina y serotonina pueden ser cuantificados en el laboratorio de metabólicas (Dr Artuch, Dra Ormazábal). Además, en el laboratorio de neurología estudiamos cómo están expresadas algunas de las proteínas que pertenecen a la vesícula sináptica (ej: sinaptovebrina, sinaptotagmina….) o que transportan los neurotransmisores (ej: transportador de dopamina DAT o vesicular de GABA….), o bien que pertenecen a receptores donde actúan (receptores de dopamina, de serotonina, de GABA…).

Estas proteínas se estudian en el líquido cefalorraquídeo de los pacientes, el cual se obtiene mediante punción lumbar. La punción lumbar es un procedimiento sencillo y que practicamos habitualmente en nuestro centro. No obstante, sólo se realiza si los estudios de éste pueden ayudar en el diagnóstico del paciente o bien porque su análisis podría ayudarnos a decidir si es necesario comenzar o no algún tipo de tratamiento.

La expresión de estas proteínas junto a los niveles de neurotransmisores nos ayuda a comprender qué está pasando en la comunicación entre las neuronas y por qué se están produciendo los síntomas neurológicos.

Fig. 2 Amperometria

Además de los estudios en LCR, también se está estableciendo un modelo celular (células cromafines de vaca), en el que estudiamos cómo se libera el neurotransmisor en las células cultivadas, aplicando técnicas electrofisiológicas (amperometría, figura 2). Las células son transfectadas con mutaciones que afectan a la enfermedad metabólica que queremos estudiar (ejemplo: déficit de tirosina hidroxilasa, algunas enfermedades mitocondriales) y observamos cómo se libera el neurotransmisor y qué defectos suceden comparadas con células normales, no transfectadas.

Dado que estas técnicas se han comenzado hace poco tiempo, es ahora cuando estamos obteniendo los primeros resultados, que es necesario publicar previamente en revistas científicas de impact factor, para que tengan validez antes de ser difundidos.

Teóricamente estas técnicas pueden ser aplicadas a cualquier tipo de enfermedad neurometabólica. No obstante, en nuestro laboratorio estamos más centrados en aquellas enfermedades que afectan directamente a los neurotransmisores como defectos de la dopa (déficit de tirosina hidroxilasa), glicina (hiperglicinemia no cetósica), GABA (todas aquellas que produzcan crisis epilépticas difíciles de controlar) y las enfermedades mitocondriales, donde los déficits en la producción de energía, afectan de modo importante a los procesos de neurotransmisión.

Referencia de las figuras adaptadas:

  • Fig 1. Neurochemistry. GJ Siegel et al.

  • Fig 2. Camacho et al, "Exocytosis as the mechanism for neural communication. A view from chromaffin cells". Rev Neurol. 2003 Feb 15-28;36(4):355-60.

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