Implicación de la actividad glial en el desarrollo de la epileptogénesis mediante estudios longitudinales de neuroimagen PET

• Autores: Nira Hernández Martín
• Directores de la Tesis: Eduardo Martín Montiel (dir. tes.), Miguel Angel Pozo García (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2023
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Luis Rivera de los Arcos (presid.), Gregorio Segovia Camargo (secret.), Gertrudis Perea Parrilla (voc.), Maite Solas Zubiaurre (voc.), Mirjam Brackhan (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Investigación Biomédica por la Universidad Complutense de Madrid
• Materias:
  • Ciencias médicas
    • Medicina del trabajo
      • Medicina nuclear
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen

  • La epilepsia es un trastorno crónico, caracterizado por la ocurrencia de crisis espontáneas (CE) recurrentes, que afecta a alrededor del 2% de la población mundial. Una de las variantes más comunes es la epilepsia del lóbulo temporal (ELT). La ELT suele estar asociada a la farmacorresistencia, ya que el 40% de los pacientes que la padecen no responden al tratamiento. Esto suele asociarse a la esclerosis hipocampal, caracterizada por la muerte neuronal, gliosis reactiva y cicatrices gliales en esta área cerebral. Las células gliales, y en particular los astrocitos, presentan cambios fisiológicos y moleculares en las áreas esclerotizadas que parecen estar asociados la generación de CE. Actualmente, existen pocos datos del proceso del desarrollo de la enfermedad, o epileptogénesis, motivo por el cual aún no se han encontrado tratamientos capaces de evitar su cronificación tras un evento potencialmente epileptógeno. Por ello, es importante renovar la perspectiva terapéutica en esta enfermedad y encontrar nuevos biomarcadores y dianas terapéuticas para estudiar la epilepsia. El metabolismo cerebral de la glucosa ha demostrado ser un potente biomarcador para evaluar la progresión de la enfermedad, ya que pacientes con ELT muestran un marcado hipometabolismo asociado con un peor pronóstico. Los astrocitos tienen un papel clave en la regulación del metabolismo cerebral de la glucosa y, también, están implicados en la epilepsia, modulando la excitabilidad neuronal y contribuyendo a la respuesta inflamatoria tras las crisis. De acuerdo a esto, el objetivo de esta tesis doctoral fue evaluar las consecuencias de la activación de los astrocitos en los cambios metabólicos asociados a la epileptogénesis. Para ello, utilizamos un modelo de epilepsia en ratón inducido por la inyección de ácido kaínico intrahipocampal (KA iHPC) en el cual se emplearon técnicas de quimiogenética (DREADDs) y optogenética para activar los astrocitos del hipocampo. Para valorar la activación astrocitaria como tratamiento, se evaluó el metabolismo cerebral de la glucosa a través de la tomografía por emisión de positrones (PET), y se estudió su correlato electrofisiológico (EEG) e histopatológico. Se realizaron estudios PET dinámicos con 18F-fluoro-2-desoxi-D-glucosa (18F-FDG) para evaluar los cambios en la cinética de la glucosa mediada por la activación de los astrocitos con clozapina-N-óxido (CNO). Para estudiar los mecanismos celulares implicados, se ratones modificados genéticamente (Ip3r2-/- y GLUT1 GFAP). Además, se valoraron los efectos de la activación de astrocitos en los metabolitos cerebrales a través de HR-MAS. Después, se estudió el impacto de la activación de los astrocitos durante la epileptogénesis, administrando un tratamiento crónico de CNO desde el día 1 al 7. Se realizaron tres estudios con 18F-FDG PET para valorar los cambios en el metabolismo: uno antes de la inyección de KA, y dos después, el día 1 y día 8 post KA. Además, se realizaron estudios de EEG tras el tratamiento y estudios histopatológicos para evaluar la muerte neuronal, la astrogliosis y la inflamación. La activación de los astrocitos aumentó la captación de 18F-FDG en el ratón WT, pero no en los ratones Ip3r2-/- o GLUT1 GFAP, por lo que los cambios metabólicos parecen ser mediados por la movilización de calcio y el transporte de glucosa en los astrocitos. El estudio longitudinal de imagen 18F-FDG PET en el modelo de epilepsia por KA iHPC mostró un hipermetabolismo en el día 1 tras la inyección de KA y un hipometabolismo en el día 8 post inyección. La activación crónica de los astrocitos con CNO durante este periodo de epileptogénesis revirtió el hipometabolismo post-ictal y previno la pérdida neuronal. Esta tesis contribuye a la comprensión de los mecanismos celulares de la epileptogénesis y señala a los astrocitos como elementos clave para el estudio de las epilepsias adquiridas.