Un treball publicat a Cell Reports desxifra el mapa genètic de l’esclerosi de l’hipocamp, una troballa clau per al diagnòstic de l’epilèpsia del lòbul temporal. Els resultats identifiquen nous mecanismes moleculars i cel·lulars implicats en la resiliència de diferents tipus neuronals als episodis epilèptics.
Un equip multidisciplinari liderat per l’Instituto Cajal del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) amb participació d’investigadors de l’Institut de Recerca de l’Hospital de la Santa Creu i Sant Pau – IIB Sant Pau, identifica el mapa transcriptòmic cel·lular (de l’expressió dels gens en cada cèl·lula) associat a l’esclerosi de l’hipocamp causada per esdeveniments epilèptics, una troballa clau per al diagnòstic de l’epilèpsia del lòbul temporal.
L’estudi, publicat a Cell Reports, identifica nous mecanismes moleculars i cel·lulars implicats en la resiliència de diferents tipus neuronals als episodis epilèptics. El treball mostra que els diferents mecanismes són més o menys letals segons el tipus cel·lular i identifica, per primera vegada, com les cèl·lules de suport a les neurones, -la glia-, tenen un paper en aquesta resiliència diferencial. Aquesta investigació proporciona les bases per a comprendre millor l’epilèpsia del lòbul temporal i establir el seu diagnòstic diferencial respecte a altres malalties que cursen amb símptomes similars.
La clau per la resiliència rau en la diversitat de les cèl·lules de suport a les neurones
L’esclerosi d’hipocamp es caracteritza per la mort de determinades poblacions de neurones i l’activació exacerbada d’altres tipus cel·lulars, com la microglia i els astròcits. La presència d’esclerosi és essencial per diagnosticar l’epilèpsia del lòbul temporal (la forma més comuna d’epilèpsia farmacoresistent), encara que també està present en alguns casos de demències associades amb la malaltia d’Alzheimer. El diagnòstic anatomopatològic es realitza posteriorment a l’extracció quirúrgica de part de l’hipocamp, que representa el tractament més usat en l’actualitat.
La complexitat cel·lular de l’esclerosi d’hipocamp es manifesta en la mort selectiva de certs tipus neuronals, un aspecte essencial per a la seva classificació en tres tipus potencials. No obstant això, fins ara es desconeixia per què alguns tipus neuronals són més vulnerables que altres.
En aquest treball, els investigadors han desenvolupat un mapa de la expressió gènica a nivell cel·lular que identifica els mecanismes moleculars i cel·lulars dels tipus cel·lulars implicats en la malaltia. “Els mapes genòmics intenten relacionar diferents gens amb elements biològics concrets. En el cas de el cervell, es tracta de vincular una sèrie de gens amb cada tipus neuronal específic, com les neurones, els astròcits i la microglia”, explica Liset Menéndez de la Prida, científica de l’Institut Cajal del CSIC, que lidera l’estudi juntament amb José López-Talaia, de l’Institut de Neurociències del CSIC a Alacant.
Un repte metodològic: mesurar l’expressió gènica cèl·lula a cèl·lula
Els investigadors han aplicat dos procediments avançats per a la presa de mostres biològiques: la micro-dissecció làser de subcapes neuronals en l’hipocamp i el mostreig de nuclis de cèl·lules individuals extrets de rata i ratolí. A més, diferents tècniques bioinformàtiques han permès identificar firmes d’expressió gènica relacionades amb la neurodegeneració o mort cel·lular, és a dir, conjunts de gens que mostren activitat en els processos degeneratius. El treball representa una fita metodològica per l’ús de tècniques d’electrofisiologia en cèl·lules individuals i de medició de l’expressió gènica en cada tipus cel·lulars.
Els experiments de micro-dissecció làser s’han realitzat al laboratori del Dr. Àlex Bayés, de l’IIIB Sant Pau. “En l’hipocamp les neurones i les seves cèl·lules de suport estan organitzades en capes superposades. El nostre mètode ha permès aïllar aquestes cèl·lules capa a capa i així poder estudiar les diferències que hi ha entre elles”, explica el Dr. Bayés.
“L’estudi demostra que les neurones superficials són més susceptibles a la neurodegeneració i mort neuronal. Per a la nostra sorpresa, hem vist que les cèl·lules de suport a les neurones, les cèl·lules glials, juguen un paper clau en aquest procés de neurodegeneració diferencial entre capes”, afegeix l’investigador.
Els resultats han generat dues bases de dades públiques amb tota la informació en obert per a l’ús de la comunitat científica.
El treball, en què també han participat científics de la Universitat Europea de Madrid, l’Institut Riken i la Universitat de Kyoto al Japó, forma part de la Xarxa Temàtica SynCogDis, liderada pel Dr. Bayés, i ha estat finançat per múltiples projectes nacionals i internacionals.
Article de referència
Cid et al. (2021) Sublayer- and cell-type-specific neurodegenerative transcripcional trajectories in hippocampal sclerosis. Cell Reports 35, 109229 June 8, 2021. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109229
