Los científicos revelan que los tumores cerebrales afectan a las células normalmente útiles
Las mismas células cerebrales diseñadas para detener el daño cerebral no logran mantener las neuronas sanas cuando crece el cáncer. Una nueva investigación, dirigida por Stefanie Robel y Harald Sontheimer del Instituto de Investigación Biomédica Fralin en VTC, revela cómo los gliomas alteran los astrocitos, un tipo de célula que ayuda a proteger las neuronas y es crucial para prevenir las convulsiones. Crédito: Virginia Tech
Cuando el cerebro se lesiona, unas células cerebrales con forma de estrella llamadas astrocitos acuden al rescate. En el caso del glioma, el tipo más común de tumor cerebral primario, esta acción protectora tiene un precio.
Un nuevo estudio publicado en Neurochemistry International revela que los gliomas alteran la función de los astrocitos, lo que normalmente evita que el cerebro se inunde con un exceso de sustancias químicas excitatorias. Esto podría contribuir a las convulsiones que experimentan muchos pacientes con cáncer cerebral.
«Las convulsiones son una comorbilidad grave y debilitante que afecta a la mayoría de los pacientes con tumores cerebrales primarios. Desafortunadamente, la epilepsia reduce drásticamente la calidad de vida y nuestro actual anti -los medicamentos epilépticos no son efectivos para todos los pacientes», dijo Stefanie Robel, profesora asistente en el Instituto de Investigación Biomédica Fralin en VTC y coautora principal del estudio.
«Mi laboratorio está buscando otros medicamentos celulares y objetivos moleculares que contribuyen a las convulsiones resultantes de los gliomas y, hasta ahora, lo que hemos encontrado es que los astrocitos formadores de cicatrices que rodean el tumor juegan un papel importante».
Los gliomas son competitivos y de rápido crecimiento. tumores que, al igual que todas las demás células vivas, necesitan una fuente de energía para sobrevivir. Compuestos principalmente por células de glía, los gliomas se apoderan de la microvasculatura del cerebro y extraen un nuevo suministro de nutrientes de otras células sanas. Los tumores también liberan niveles tóxicos de glutamato, un neurotransmisor excitatorio, que puede matar las neuronas sanas densamente pobladas del cerebro, dejando espacio para que crezca el cáncer. Una abundancia de glutamato también puede hacer que más neuronas se vuelvan eléctricamente activas, lo que puede provocar convulsiones.
Los astrocitos cicatrizan rápidamente el tumor para proteger el cerebro de daños mayores, pero esto tiene un precio.
«En circunstancias normales, se esperaría que los astrocitos amortiguaran cualquier glutamato adicional. Parte de su trabajo es mantener las condiciones homeostáticas equilibradas para las neuronas mediante la eliminación del exceso de glutamato y potasio», dijo Robel, quien también es profesor asistente en Virginia. Tech’s School of Neuroscience y Virginia Tech Carilion School of Medicine. «Al igual que las microaspiradoras, limpian los neurotransmisores y los iones que flotan entre las células cerebrales».
Pero los astrocitos que recubren los gliomas exhibieron diferentes firmas moleculares en función de su proximidad al cáncer. Las células que tocaban directamente el tumor estaban alargadas e hinchadas, imitando la respuesta a otras lesiones cerebrales asociadas con la epilepsia, como un accidente cerebrovascular o un trauma físico.
Los experimentos de electrofisiología y tinción revelaron que las células estiradas también carecían de la localización o función adecuadas de proteínas necesarias para transportar potasio y glutamato dentro de un astrocito. Las células también habían perdido un proceso enzimático vital que convierte el glutamato en glutamina, una molécula que las neuronas usan para suprimir la actividad.
Bajo estas condiciones, el delicado equilibrio de excitación e inhibición del cerebro se inclina y surgen problemas.
Los niveles tóxicos de glutamato emitidos por el tumor, exacerbados por el estado disfuncional de los astrocitos, destruyen las neuronas sanas. Estudios previos dirigidos por Sontheimer mostraron que el fluido suspendido entre las células cerebrales alcanza niveles dañinos de excitabilidad suficientes para provocar una convulsión. Después de la primera convulsión, los circuitos involucrados se fortalecen preferentemente, lo que hace que los episodios futuros sean aún más probables.
«Un tumor es un tejido vivo y dinámico que envía y recibe señales químicas a las células gliales y neuronas circundantes, lo que influye en su comportamiento», dijo Robel. «Lo que estamos viendo es que estos cambios muy finos en la función y la morfología de los astrocitos en la respuesta del glioma podrían tener un gran impacto para el paciente».
A medida que se investiga más sobre la respuesta de los astrocitos a lesiones, enfermedades y Cuando se publica cáncer, Robel espera que surjan patrones más amplios.
«Si podemos entender lo que hacen los astrocitos en el contexto del glioma, el trauma cerebral o incluso el autismo, tal vez estos patrones biológicos generales nos ayuden a identificar nuevos diagnósticos, terapias y tratamientos para ayudar a los pacientes que padecen una amplia gama de enfermedades», dijo Robel.
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Los científicos revelan la vía molecular detrás de los cambios estructurales inducidos por el estrés Más información: Susan C. Campbell et al, El transporte de potasio y glutamato está afectado en los astrocitos asociados a tumores que forman cicatrices , Neuroquímica Internacional (2019). DOI: 10.1016/j.neuint.2019.104628 proporcionado por Virginia Tech /2020-04-scientists-reveal-brain-tumors-impact.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.