El circuito cerebral hallado desencadena una epilepsia rara dependiente del azúcar en la sangre.
El hallazgo podría tener implicaciones para otras enfermedades cerebrales con componente metabólico.
Un pequeño grupo de células cerebrales conectadas en un circuito es responsable de desencadenar convulsiones en todo el cerebro en una forma rara de epilepsia afectada por los niveles de azúcar en la sangre, sugiere un estudio dirigido por investigadores de UT Southwestern. El hallazgo, publicado enScience Translational Medicine, podría conducir a nuevos tratamientos para otros trastornos metabólicos en el cerebro, dijeron los autores.
Hay amplias implicaciones para otras enfermedades porque este circuito está involucrado en las demencias, la esquizofrenia, el sueño y la cognición», dijo el líder del estudioJuan Pascual, MD, Ph.D., profesor de Neurología, Pediatría, Fisiología y en elCentro Eugene McDermott para el Crecimiento y Desarrollo Humano. «Nuestro laboratorio se está moviendo hacia el estudio de estas implicaciones ahora».
El Dr. Pascual, quien dirige el Programa de Trastornos Cerebrales Raros, dijo que él y sus colegas en ellaboratorio Pascualen elInstituto del Cerebro Peter O’Donnell Jr. de UTSW han estado interesados durante mucho tiempo en una enfermedad conocida como síndrome de deficiencia de GLUT1 debido a sus características inusuales. Diagnosticada en solo unos pocos cientos de personas en todo el mundo, esta enfermedad es causada por una deficiencia congénita en una proteína llamada transportador de glucosa tipo 1, que lleva el azúcar en la sangre a las células para usarlo como combustible.
Las personas con síndrome de deficiencia de GLUT1 pueden sufrir varios cientos de convulsiones de «ausencia» por día a partir de los primeros meses de vida, algunas de las cuales se caracterizan por unos pocos segundos de falta de atención. Los pacientes con el trastorno de toda América del Norte y el resto del mundo buscan atención médica en UT Southwestern.
Los niveles de azúcar en la sangre pueden afectar significativamente el número de convulsiones que experimentan los pacientes, y las dietas terapéuticas que elevan los niveles de glucosa o los mantienen estables pueden reducir sustancialmente la cantidad. No está claro por qué estas convulsiones se ven afectadas por los niveles de glucosa.
Para responder a esta pregunta, el Dr. Pascual y sus colegas rastrearon el origen anatómico de estas convulsiones en pacientes humanos. Una combinación de electroencefalografía (EEG), resonancia magnética funcional (fMRI) y tomografía por emisión de positrones (PET) mostró que las convulsiones emanaban de una región relativamente pequeña del cerebro en el tálamo y la corteza somatosensorial.
Cuando los niveles de azúcar en la sangre bajaron, la actividad eléctrica anormal en el circuito formado por estas áreas se extendió por todo el cerebro. Curiosamente, aunque los EEG mostraron una actividad convulsiva furiosa en todo el cerebro, los pacientes permanecieron conscientes y capaces de completar pruebas cognitivas mientras ocurrían las convulsiones.
Usando un modelo de ratón del síndrome de deficiencia de GLUT1, los investigadores demostraron que los subproductos metabólicos de la glucosa, incluidos los neurotransmisores y otras sustancias químicas necesarias para la función cerebral normal, permanecieron en gran medida en concentraciones normales en los cerebros de los animales. Sin embargo, la actividad eléctrica se desregula en las células cerebrales responsables de la inhibición o desaceleración de la actividad neuronal, lo que hace que se disparen con mucha menos frecuencia de lo habitual, lo que permite el disparo sin control de otras células excitatorias conectadas. Cuando los investigadores administraron a estos animales un medicamento anticonvulsivo llamado perampanel, sus convulsiones disminuyeron significativamente.
El Dr. Pascual sugirió que estos resultados podrían apuntar a un nuevo tratamiento para este tipo inusual de epilepsia, así como argumentar en contra de una idea de largo recorrido, que la función normal de las células en el tálamo y el circuito de la corteza es necesaria para la conciencia.
«Estos hallazgos niegan décadas de especulación sobre el papel del cerebro en la conciencia», dijo. «Sin embargo, esto no fue del todo inesperado porque la conciencia es una propiedad de las personas en lugar de los cerebros».
Otros investigadores de UTSW que contribuyeron al estudio son Karthik Rajasekaran, Qian Ma, Levi B. Good, Gauri Kathote, Vikram Jakkamsetti, Peiying Liu, Adrian Avila, Sharon Primeaux, Isaac Marin-Valencia, Deepa Sirsi y Hanzhang Lu.
El Dr. Pascual tiene la Cátedra Distinguida Ed y Sue Rose en Neurología y la Cátedra de la Fundación Once Upon a Time en Enfermedades Neurológicas Pediátricas.
Este estudio fue apoyado por la Glut1 Deficiency Foundation y varias subvenciones del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares: NS077015, NS094257, NS102588 y NS116824.
