La epilepsia es un trastorno neurológico crónico que afecta a aproximadamente 65 millones de personas en todo el mundo. Se caracteriza por la aparición recurrente de convulsiones, causadas por una alteración en el control de la excitabilidad neuronal en el cerebro.
Tanto en su forma congénita como en los casos adquiridos —habitualmente consecuencia de un daño cerebral—, el tratamiento estándar se basa en el uso de fármacos antiepilépticos cuyo objetivo es suprimir la actividad convulsiva. Sin embargo, la ausencia de un conocimiento profundo sobre los mecanismos implicados en la aparición y progresión de la enfermedad ha impedido, hasta la fecha, el desarrollo de estrategias eficaces para su prevención.
Con el fin de abordar esta necesidad médica, un equipo de investigación dirigido por Helmut Kubista y Matej Hotka, del Centro de Fisiología y Farmacología de la Universidad Médica de Viena, ha centrado sus estudios en un patrón específico de actividad neuronal: los cambios de despolarización paroxística (PDS, por sus siglas en inglés).
Estos cambios representan un aumento repentino de la actividad eléctrica en las neuronas, fenómeno que puede aparecer tras un daño cerebral. Hasta ahora, los PDS se consideraban precursores de las crisis epilépticas e, incluso, potenciales componentes de las mismas. Sin embargo, recientes hipótesis apuntan a que podrían desempeñar un papel más profundo en el desarrollo de la epilepsia.
Los investigadores han aportado nuevas evidencias que respaldan esta posibilidad y, además, han identificado un posible mecanismo a través del cual los PDS podrían contribuir directamente a la aparición de la enfermedad. «Nuestras observaciones revelaron que el PDS provoca temporalmente una alteración completa del metabolismo energético en las neuronas de una región cerebral específica, el hipocampo», señaló Helmut Kubista.
Estudiar la actividad neuronal
Los hallazgos, recientemente publicados en la revista Journal of Neuroscience, se basan en experimentos realizados en un modelo de cultivo celular diseñado específicamente para estudiar la actividad neuronal. Mediante esta herramienta, el equipo investigador analizó los efectos de los cambios de despolarización paroxística (PDS) sobre las células nerviosas, lo que les permitió observar en detalle cómo este patrón de actividad eléctrica puede influir en la fisiología neuronal y, potencialmente, en el desarrollo de la epilepsia.
«Nuestro estudio identifica el PDS como un posible objetivo para la intervención en los mecanismos de la epilepsia y las convulsiones epilépticas. Esto podría ser relevante para la prevención de las formas de epilepsia que pueden surgir de un daño cerebral, como un accidente cerebrovascular, una hemorragia cerebral o un traumatismo craneoencefálico», afirmó Helmut Kubista, anticipando futuros estudios que buscan continuar la línea de investigación emprendida.
La glutaminólisis
Concretamente, mediante la utilización de cocultivos primarios de neuronas hipocampales y células gliales obtenidas de crías de rata de ambos sexos, el equipo investigador demostró que los cambios de despolarización paroxística epileptiforme (PDS) inducen un estado de hipometabolismo de la glucosa en las neuronas.
Este déficit energético es compensado por un aumento de la glutaminólisis, una vía metabólica alternativa que no solo aporta suficiente ATP para mantener la actividad eléctrica neuronal, sino que también reduce la liberación vesicular de glutamato, lo que favorece la hipersincronía neuronal.
Además, la exposición prolongada a PDS promovió una mayor arborización neuronal y un incremento en la densidad sináptica. Estos cambios estructurales, sumados a la recuperación espontánea del metabolismo de la glucosa, dieron lugar a episodios de descarga neuronal con características similares a las convulsiones.
El estudio comprobó que la inhibición de la glutaminólisis no impedía la morfogénesis inducida por los PDS, pero sí eliminaba la actividad convulsiva. Por ello, los autores proponen que la glutaminólisis actúa como un mecanismo causal que vincula el metabolismo neuronal con la actividad eléctrica, desempeñando un papel clave en el proceso de epileptogénesis.
