PUBLICADO EN 'NEURON'
Los niños con autismo presentan un exceso de conexiones neuronales
JANO.es · 22 Agosto 2014 11:52
Científicos muestra cómo un medicamento que restaura los niveles sinápticos cerebrales mejora en ratones comportamientos similares a este trastorno.
Foto: GUOMEI TANG, PHD AND MARK S. SONDERS, PHD/COLUMBIA
Los niños y adolescentes con autismo tienen un superávit de sinapsis en el cerebro, exceso que se debe a la disminución de un proceso de poda que se da en el cerebro durante el desarrollo, según un estudio realizado por neurocientíficos del Centro Médico de la Universidad de Columbia (CUMC, por sus siglas en inglés), en Nueva York, en Estados Unidos.
Debido a que las sinapsis son los puntos en los que las neuronas se conectan y se comunican entre sí, un exceso de sinapsis puede tener efectos en el funcionamiento del cerebro, como señala la investigación, cuyos resultados se publican en la revista Neuron.
Los científicos han descubierto que la rapamicina, un medicamento que restaura esta poda puede mejorar los comportamientos similares al autismo en ratones, incluso cuando se administra después de que hayan aparecido esos comportamientos.
"Éste es un hallazgo importante que podría conducir a una nueva estrategia terapéutica para el autismo", afirma Jeffrey Lieberman, profesor y catedrático de Psiquiatría en CUMC y director del Instituto Psiquiátrico del Estado de Nueva York, que no participó en el estudio.
Aunque el fármaco rapamicina tiene efectos secundarios que pueden impedir su uso en personas con autismo, el hecho de que se puedan ver cambios en el comportamiento sugiere que el autismo todavía puede ser tratable después de que se diagnostique a un niño, si los científicos encuentran un medicamento mejor, considera el investigador principal del estudio, David Sulzer, profesor de Neurobiología en los Departamentos de Psiquiatría, Neurología y Farmacología de CUMC.
Durante el desarrollo normal del cerebro, se produce en la infancia una explosión de la formación de sinapsis, en particular en la corteza cerebral, una región implicada en comportamientos autistas; pero el proceso de "poda" elimina aproximadamente la mitad de estas sinapsis corticales durante la adolescencia tardía. Las sinapsis son conocidas por estar afectadas por muchos genes relacionados con el autismo y algunos investigadores han planteado la hipótesis de que las personas con autismo pueden tener más sinapsis.
Para probar esta idea, el coautor Guomei Tang, profesor asistente de Neurología en CUMC, examinó los cerebros de niños con autismo que habían muerto por otras causas. Trece cerebros pertenecían a menores de entre 2 y 9 años y 13 cerebros procedían de niños de 13 a 20 años, que se compararon con 22 cerebros de niños sin autismo.
El doctor Tang midió la densidad de sinapsis en una pequeña sección de tejido en cada cerebro contando el número de pequeñas espinas que se ramifican a partir de estas neuronas corticales; cada una conectándose con otra neurona a través de una sinapsis. Vio que, a finales de la infancia, la densidad de espinas se redujo a la mitad en los cerebros de control, pero sólo al 16 por ciento en los cerebros de pacientes con autismo.
"Es la primera vez que alguien ha buscado y visto una falta de poda durante el desarrollo de los niños con autismo", afirma el doctor Sulzer, "a pesar de que se ha detectado un menor número de sinapsis en algunas áreas de cerebros de pacientes de edad avanzada y en ratones con comportamientos similares al autismo".
Además, se hallaron indicios de lo que causó el defecto de poda en los cerebros de los pacientes: las células del cerebro de los niños autistas se llenaron de partes viejas y dañadas y eran muy deficientes en una vía de degradación conocida como "autofagia". Las células utilizan la autofagia para degradar sus propios componentes.
Utilizando modelos de ratón con autismo, los científicos encontraron el defecto de poda en una proteína llamada mTOR, de forma que cuando ésta está hiperactiva, las células del cerebro pierden gran parte de su capacidad de autofagia. Sin esta capacidad, los cerebros de los ratones contenían exceso de sinapsis. "Aunque la gente suele pensar que el aprendizaje exige la formación de nuevas sinapsis --subraya Sulzer--, la eliminación inapropiada de sinapsis puede ser igual de importante".
Los investigadores pudieron restaurar la autofagia normal y la poda sináptica revirtiendo comportamientos similares al autismo en los ratones mediante la administración de rapamicina, un fármaco que inhibe la proteína mTOR. El medicamento fue eficaz incluso cuando se administra a los roedores después de que desarrollen comportamientos autistas, lo que sugiere que este enfoque puede usarse para tratar a los pacientes incluso después de que el trastorno se haya diagnosticado.
Debido a que también se encontraron grandes cantidades de mTOR hiperactiva en casi todos los cerebros de los pacientes con autismo, pueden producirse los mismos procesos en niños con autismo. "Lo que es notable acerca de los hallazgos --apunta Sulzer-- es que cientos de genes se han relacionado con el autismo, pero casi todos nuestros sujetos humanos tenían mTOR hiperactiva y disminución de la autofagia, y todos parecen poseer una falta de poda sináptica normal".
Debido a que las sinapsis son los puntos en los que las neuronas se conectan y se comunican entre sí, un exceso de sinapsis puede tener efectos en el funcionamiento del cerebro, como señala la investigación, cuyos resultados se publican en la revista Neuron.
Los científicos han descubierto que la rapamicina, un medicamento que restaura esta poda puede mejorar los comportamientos similares al autismo en ratones, incluso cuando se administra después de que hayan aparecido esos comportamientos.
"Éste es un hallazgo importante que podría conducir a una nueva estrategia terapéutica para el autismo", afirma Jeffrey Lieberman, profesor y catedrático de Psiquiatría en CUMC y director del Instituto Psiquiátrico del Estado de Nueva York, que no participó en el estudio.
Aunque el fármaco rapamicina tiene efectos secundarios que pueden impedir su uso en personas con autismo, el hecho de que se puedan ver cambios en el comportamiento sugiere que el autismo todavía puede ser tratable después de que se diagnostique a un niño, si los científicos encuentran un medicamento mejor, considera el investigador principal del estudio, David Sulzer, profesor de Neurobiología en los Departamentos de Psiquiatría, Neurología y Farmacología de CUMC.
Durante el desarrollo normal del cerebro, se produce en la infancia una explosión de la formación de sinapsis, en particular en la corteza cerebral, una región implicada en comportamientos autistas; pero el proceso de "poda" elimina aproximadamente la mitad de estas sinapsis corticales durante la adolescencia tardía. Las sinapsis son conocidas por estar afectadas por muchos genes relacionados con el autismo y algunos investigadores han planteado la hipótesis de que las personas con autismo pueden tener más sinapsis.
Para probar esta idea, el coautor Guomei Tang, profesor asistente de Neurología en CUMC, examinó los cerebros de niños con autismo que habían muerto por otras causas. Trece cerebros pertenecían a menores de entre 2 y 9 años y 13 cerebros procedían de niños de 13 a 20 años, que se compararon con 22 cerebros de niños sin autismo.
El doctor Tang midió la densidad de sinapsis en una pequeña sección de tejido en cada cerebro contando el número de pequeñas espinas que se ramifican a partir de estas neuronas corticales; cada una conectándose con otra neurona a través de una sinapsis. Vio que, a finales de la infancia, la densidad de espinas se redujo a la mitad en los cerebros de control, pero sólo al 16 por ciento en los cerebros de pacientes con autismo.
"Es la primera vez que alguien ha buscado y visto una falta de poda durante el desarrollo de los niños con autismo", afirma el doctor Sulzer, "a pesar de que se ha detectado un menor número de sinapsis en algunas áreas de cerebros de pacientes de edad avanzada y en ratones con comportamientos similares al autismo".
Además, se hallaron indicios de lo que causó el defecto de poda en los cerebros de los pacientes: las células del cerebro de los niños autistas se llenaron de partes viejas y dañadas y eran muy deficientes en una vía de degradación conocida como "autofagia". Las células utilizan la autofagia para degradar sus propios componentes.
Utilizando modelos de ratón con autismo, los científicos encontraron el defecto de poda en una proteína llamada mTOR, de forma que cuando ésta está hiperactiva, las células del cerebro pierden gran parte de su capacidad de autofagia. Sin esta capacidad, los cerebros de los ratones contenían exceso de sinapsis. "Aunque la gente suele pensar que el aprendizaje exige la formación de nuevas sinapsis --subraya Sulzer--, la eliminación inapropiada de sinapsis puede ser igual de importante".
Los investigadores pudieron restaurar la autofagia normal y la poda sináptica revirtiendo comportamientos similares al autismo en los ratones mediante la administración de rapamicina, un fármaco que inhibe la proteína mTOR. El medicamento fue eficaz incluso cuando se administra a los roedores después de que desarrollen comportamientos autistas, lo que sugiere que este enfoque puede usarse para tratar a los pacientes incluso después de que el trastorno se haya diagnosticado.
Debido a que también se encontraron grandes cantidades de mTOR hiperactiva en casi todos los cerebros de los pacientes con autismo, pueden producirse los mismos procesos en niños con autismo. "Lo que es notable acerca de los hallazgos --apunta Sulzer-- es que cientos de genes se han relacionado con el autismo, pero casi todos nuestros sujetos humanos tenían mTOR hiperactiva y disminución de la autofagia, y todos parecen poseer una falta de poda sináptica normal".
La vía mTOR
A su juicio, los resultados señalan que muchos, quizá la mayoría, de los genes pueden converger en esta vía mTOR/autofagia. "mTOR hiperactiva y la reducción de la autofagia, puede ser una característica común de autismo", resume este experto.
Alan Packer, científico senior en la Fundación Simons, que financió la investigación, considera el estudio un importante paso adelante en la comprensión de lo que sucede en los cerebros de las personas con autismo.
"La visión actual es que el autismo es heterogéneo, con potencialmente cientos de genes que pueden contribuir a desarrollarlo. Eso es un espectro muy amplio, por lo que el objetivo ahora es comprender cómo estos cientos de genes se agrupan en un número menor de vías, lo que nos dará mejores pistas sobre posibles tratamientos", sentencia Packer.
"La vía mTOR parece una de estas vías. Es posible que la detección de mTOR y de la actividad de autofagia proporcione un medio para diagnosticar algunas características del autismo y la normalización de estas vías podría ayudar a tratar la disfunción sináptica y la enfermedad", concluye este investigador.
A su juicio, los resultados señalan que muchos, quizá la mayoría, de los genes pueden converger en esta vía mTOR/autofagia. "mTOR hiperactiva y la reducción de la autofagia, puede ser una característica común de autismo", resume este experto.
Alan Packer, científico senior en la Fundación Simons, que financió la investigación, considera el estudio un importante paso adelante en la comprensión de lo que sucede en los cerebros de las personas con autismo.
"La visión actual es que el autismo es heterogéneo, con potencialmente cientos de genes que pueden contribuir a desarrollarlo. Eso es un espectro muy amplio, por lo que el objetivo ahora es comprender cómo estos cientos de genes se agrupan en un número menor de vías, lo que nos dará mejores pistas sobre posibles tratamientos", sentencia Packer.
"La vía mTOR parece una de estas vías. Es posible que la detección de mTOR y de la actividad de autofagia proporcione un medio para diagnosticar algunas características del autismo y la normalización de estas vías podría ayudar a tratar la disfunción sináptica y la enfermedad", concluye este investigador.
Neuron (2014); doi: 10.1016/j.neuron.2014.07.040
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