Fibras nerviosas regeneradas con mezcla molecular

Los científicos pueden haber encontrado una forma de regenerar los axones, una parte crucial de una neurona también conocida como fibra nerviosa, después de una lesión. Los hallazgos pueden ayudar a los pacientes con lesión de la médula espinal, accidente cerebrovascular u otras afecciones neurodegenerativas a recuperar sus habilidades motoras.
El daño al axón de una neurona, o fibra nerviosa, la "cola larga" que envía señales desde el cuerpo de la célula, es un elemento clave de la lesión de la médula espinal.

Un equipo de investigadores del Boston Children's Hospital en Massachusetts ha desarrollado una "receta" para una mezcla de moléculas y probado su potencial terapéutico en ratones con lesión de la médula espinal (LME) o accidente cerebrovascular.

El accidente cerebrovascular es la principal causa de parálisis en los Estados Unidos, y representa más de un tercio de los 5,4 millones de personas que viven con diferentes formas de parálisis.

SCI viene en un segundo lugar, ya que el 27 por ciento de todos los casos de parálisis son causados ??por SCI, y 17,000 nuevos casos de SCI ocurren cada año.

Después de que un paciente tiene una SCI o un accidente cerebrovascular, los axones en la corteza cerebral y en la médula espinal se dañan. Una neurona se compone de un cuerpo celular y dos extensiones: la dendrita y el axón, que se parece a una cuerda larga que envía señales desde la célula principal.

En el nuevo estudio, los investigadores, dirigidos por Zhigang He, Ph.D., del Hospital de Niños de Boston y la Escuela de Medicina de Harvard, administraron una mezcla de moléculas a ratones con la esperanza de que restaurara sus axones. Los hallazgos fueron publicados en la revista Neurona.

Probando la mezcla molecular en ratones

Él y sus colegas comenzaron con un estudio previo en el que habían colaborado con científicos de Harvard.

En esta investigación, encontraron que la combinación de una hormona del crecimiento secretada por el hígado llamada "factor de crecimiento similar a la insulina 1" (IGF1) con una proteína llamada osteopontina (OPN) mejora la visión en roedores con lesiones ópticas mediante la regeneración de los axones de su nervio óptico.

Se ha demostrado que OPN está involucrado en la inflamación y la degeneración del sistema nervioso, desempeñando un papel clave en enfermedades neurodegenerativas como la esclerosis múltiple (EM), la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Alzheimer.

En el modelo de ratón de SCI, He y el equipo examinaron dos grupos de ratones: un grupo que recibió la mezcla molecular después de la lesión, y un grupo de control que no lo hizo.

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En el primer grupo, los investigadores inyectaron a los ratones con la mezcla de IGF1 y OPN 1 día después de que los roedores tuvieran la SCI.

En el modelo de accidente cerebrovascular, los ratones tratados recibieron la mezcla 3 días después de la lesión.

Los investigadores probaron las habilidades motoras de los ratones, incluidas sus habilidades motrices finas, al examinar su capacidad para caminar sobre una escalera horizontal con peldaños espaciados irregularmente.

Los ratones tratados recuperan las habilidades motoras finas

Los investigadores encontraron que, en comparación con el grupo de control, los ratones tratados mostraron una mejora drástica en sus habilidades motoras finas.

En el grupo de control no tratado, la función motora se restableció gradual y parcialmente después de la lesión debido al recrecimiento natural de los axones.

Los ratones recuperaron gran parte de su función motora, pero permanecieron significativamente alterados en sus habilidades motoras finas, como lo revela la prueba de escalera irregular.

Los ratones tratados, sin embargo, cometieron muchos menos errores en esta prueba; de hecho, en la semana 12 después de la lesión, los ratones cometieron errores solo el 46 por ciento de las veces. Por el contrario, el grupo de control tenía una tasa de error del 70 por ciento.

Luego, los investigadores querían probar si agregar 4-aminopiridina-3-metanol, un bloqueador del canal de potasio conocido por mejorar la conducción axonal en pacientes con EM, mejoraría aún más los resultados.

Después de agregar este tercer ingrediente, las tasas de error en los ratones tratados disminuyeron aún más al 30 por ciento. Los ratones sanos cometieron errores el 20 por ciento de las veces, por lo que a los ratones tratados les fue muy bien en comparación.

"En nuestro laboratorio, por primera vez, tenemos un tratamiento que permitió que la lesión de la médula espinal y el modelo de accidente cerebrovascular recuperaran la recuperación funcional".

Zhigang He, Ph.D.

Para ver si estos resultados se debieron a un "rebrote" de los axones, los investigadores también examinaron las secciones de la médula espinal de los ratones.

"Vimos lo que esperábamos: el axón brotaba en [la] médula espinal", dice He. "Pero también encontramos algo inesperado: aumento del axón brotando en el área subcortical".

Él y sus colegas realizaron pruebas adicionales en las que modificaron genéticamente ratones para que carezcan de axones en el tracto corticoespinal (CST) en la médula espinal.

Evaluaciones adicionales de las habilidades motoras finas de los ratones revelaron que las mejoras en las tasas de errores posteriores a la lesión disminuyeron significativamente en estos ratones que carecían de axones CST.

Por lo tanto, esto sugiere que la recuperación lograda por la mezcla terapéutica no depende tanto del rebrote de los axones en las áreas subcorticales, sino de la regeneración de los axones en el CST.

Por lo tanto, los "resultados funcionales" de los axones subcorticales que se descubrió que habían rebrotado "aún no se han probado", dice el investigador principal.

En última instancia, como siguiente paso derivado de esta investigación, He y sus colegas planean probar la mezcla molecular en ensayos clínicos en humanos.