- El ictus es uno de los problemas de salud más importantes en países desarrollados
- Los efectos secundarios de los accidentes cerebrovasculares son importantes pudiendo ser motores, cognitivos, del habla…
- La estimulación optogenética abre una nueva vía para tratar los efectos del ictus o accidentes cerebrovasculares
Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford aplicaron estimulación de luz dirigida a células nerviosas en el cerebro de ratones que habían sufrido accidentes cerebrovasculares, ictus por ejemplo, varios días antes, y detectaron que los ratones mostraron significativamente mayor recuperación en la capacidad motora que aquellos ratones que habían sufrido accidentes cerebrovasculares, pero cuyos cerebros no habían sido estimulados.
Estos hallazgos, que publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences, podrían ayudar a identificar los circuitos cerebrales importantes que intervienen en la recuperación de accidentes cerebrovasculares y dar paso a nuevas terapias clínicas para el tratamiento de ictus o infartos cerebrales, incluyendo la colocación de dispositivos de estimulación eléctrica en el cerebro similares a los utilizados para tratar la enfermedad de Parkinson, el dolor crónico y la epilepsia. Los resultados también ponen de relieve los avances neurocientíficos que son posibles gracias a una técnica de investigación de gran alcance conocida como optogenética.
El ictus, con 15 millones de nuevas víctimas por año en todo el mundo, es la segunda mayor causa de muerte del planeta, de acuerdo con Gary Steinberg, MD, PhD, profesor y director de neurocirugía y autor principal del estudio.
En Estados Unidos, el accidente cerebrovascular es la principal causa de discapacidad neurológica, lo que representa alrededor de 800.000 nuevos casos cada año-más de uno por minuto-y que supone un presupuesto de alrededor de $ 75 mil millones en costos médicos y pérdida de productividad.
El difícil tratamiento del ictus
El único fármaco aprobado para el accidente cerebrovascular en los Estados Unidos es un medicamento inyectable llamado activador del plasminógeno tisular o tPA. Si se inyecta a las pocas horas del ictus, el tPA puede limitar el grado de daño por apoplejía. Sin embargo, no más de 5 por ciento de los pacientes que realmente se benefician de este medicamento, sobre todo porque en el momento en que llegan a un centro médico el daño ya está hecho. No existe una terapia farmacológica que se haya demostrado eficaz para mejorar la recuperación de un accidente cerebrovascular a partir de ese momento.
Sin embargo, en este estudio-el primero en usar una tecnología de estimulación mediante luz también llamada optogenética para mejorar la recuperación del accidente cerebrovascular en ratones- los estímulos promueven la recuperación, incluso cuando se inicia cinco días desde que se produjo el derrame cerebral, ictus o accidente cerebrovascular en general.
«En este estudio, encontramos que la estimulación directa de un determinado conjunto de células nerviosas en las células del cerebro- en la corteza motora-fue capaz de mejorar sustancialmente la recuperación», dijo Steinberg, el profesor Bernard y Ronni Lacroute-William Randolph Hearst en Neurocirugía y Neurociencias.
Cómo se origina un ictus
Alrededor de uno siete de cada ocho accidentes cerebrovasculares son isquémicos: se producen cuando un coágulo de sangre se corta el flujo de oxígeno a una u otra parte del cerebro, destruyendo el tejido y dejando debilidad, parálisis y, déficits cognitivos, sensoriales y del habla como secuela. Si bien es cierto que un cierto grado de recuperación es posible-esto varía mucho entre los pacientes en función de muchos factores, especialmente la edad y raramente es completa, y por lo general se detiene a los tres meses después de ocurrido el accidente cerebrovascular.
La optogenética una nueva vía para tratar el ictus
Los estudios en animales han indicado que la estimulación eléctrica del cerebro puede mejorar la recuperación de la apoplejía. Sin embargo, «las técnicas de estimulación cerebral existentes activan todos los tipos de células en el área de estimulación, que no sólo hace que sea difícil de estudiar, sino que puede causar efectos secundarios no deseados», dijo el autor principal del estudio, Michelle Cheng, PhD, un investigador asociado en el laboratorio de Steinberg .
Para el nuevo estudio, los investigadores de Stanford desarrollaron la optogenética, una tecnología por primera vez promovida por el coautor Karl Deisseroth, MD, PhD, profesor de psiquiatría y ciencias del comportamiento y de bioingeniería. La optogenética implica que se expresa una proteína sensible a la luz en células del cerebro específicas. Tras la exposición a luz de longitud de onda correcta, esta proteína sensible a la luz se activa y hace que la célula se ponga en marcha.
El equipo de Steinberg expresa selectivamente esta proteína en la corteza motora primaria del cerebro, que está implicada en la regulación de las funciones motoras. Las células nerviosas dentro de esta capa cortical envían impulsos a muchas otras regiones del cerebro, incluyendo su contraparte en hemisferio opuesto del cerebro.
Con el uso de una fibra óptica implantada en esa región, los investigadores fueron capaces de estimular la corteza motora primaria cerca de donde había ocurrido el accidente cerebrovascular y, a continuación, supervisar los cambios bioquímicos y el flujo de sangre en esa zona, así como en otras áreas del cerebro con el que esta región estaba en comunicación. «Queríamos saber si la activación de estas células nerviosas solas puede contribuir a la recuperación», dijo Steinberg.
Mediante una serie de medidas del flujo sanguíneo, del comportamiento y bioquímicas, la respuesta dos semanas más tarde fue un fuerte sí. En una prueba de la coordinación motora, el equilibrio y la fuerza muscular, los ratones tenían que caminar a lo largo de una viga horizontal que gira sobre su eje. Los ratones con problemas de ictus -cuyo principal motor córtex se estimuló optogenéticamente, lo hicieron significativamente mejor en la distancia que podían caminar a lo largo de la viga sin caerse y en la velocidad de su tránsito, en comparación con ratones no estimulados.
[quote]Los ratones con problemas de ictus -cuyo principal motor córtex se estimuló optogenéticamente, lo hicieron significativamente mejor en la distancia que podían caminar a lo largo de la viga sin caerse y en la velocidad de su tránsito, en comparación con ratones no estimulados.[/quote]
La mejora se produce en distintos aspectos cerebrales
El mismo tratamiento, aplicado a ratones que no habían sufrido un derrame cerebral pero cuyos cerebros se habían alterado de manera similar genéticamente y que se estimularon de la misma forma que los ratones afectados por accidente cerebrovascular, no tuvo ningún efecto sobre la distancia que viajaban a lo largo de la viga de girar antes de caerse o la rapidez con que caminaban. Esto sugiere que era la reparación inducida por la estimulación era lo que mejoraba la capacidad motora y no la propia estimulación.
Ratones cuyos cerebros fueron optogenéticamente estimulados también habían recuperado sustancialmente más de su peso perdido que los ratones no estimulados, afectados por derrame cerebral.
Por otra parte, los ratones estimulados tras un ictus mostraron el flujo sanguíneo mejorado en su cerebro en comparación con los ratones después del accidente cerebrovascular no estimulados.
Además, las sustancias llamadas factores de crecimiento, producidos de forma natural en el cerebro, fueron más abundantes en las regiones clave en ambos lados del cerebro en ratones, afectados por accidente cerebrovascular optogenéticamente estimulados que en sus homólogos no estimulados.
Del mismo modo, ciertas regiones del cerebro de estos ratones estimulados post-ictus presentaron una elevación de los niveles de proteínas asociadas con una mayor capacidad de las células nerviosas para alterar sus características estructurales en respuesta a la experiencia-por ejemplo, la práctica y el aprendizaje. (la stimulación optogenética de los cerebros de los ratones no accidente cerebrovascular no produjo tales efectos.)
Steinberg dijo que su laboratorio está haciendo un seguimiento para determinar si la mejoría es sostenida en el largo plazo. «También estamos buscando para ver si estimular otras regiones del cerebro después de un accidente cerebrovascular podría ser igual o más eficaz», dijo. «El objetivo es identificar los circuitos precisos que serían más susceptibles a las intervenciones en el cerebro humano, después del accidente cerebrovascular, por lo que podemos adoptar este enfoque en los ensayos clínicos.»
