UN NUEVO PARADIGMA PARA EL ESTUDIO DE LA LESIÓN COLINÉRGICA ESPECÍFICA DEL SISTEMA SEPTO-HIPOCAMPAL COMO MODELO DE LA ENFERMEDAD DE ALZHEIMER
Conferencia pronunciada el día 17 de Noviembre de 1999
(Hora: 22.30 (GMT +1) . Lugar: canal #neuropsico)
La demencia de Alzheimer (DA), al igual que otras demencias, se caracteriza por la pérdida de las capacidades intelectuales o cognoscitivas, perjudicando el desempeño familiar, social o profesional de un individuo. Dentro de los determinantes del cuadro clínico pueden incluirse disfunciones en los sistemas de memoria y de pensamiento abstracto así como de la capacidad de juicio, acompañadas por alteraciones de la personalidad. Tempranamente en el curso de la DA aparece una disfunción en la adquisición y en la retención de la información recién presentada (memoria de trabajo), manteniéndose la adquisición y la retención de habilidades sensorio-motrices (memoria procedimental). Estudios post mortem han demostrado que estos déficits observados en la memoria de trabajo, están asociados con la integridad de los sistemas colinérgicos cerebrales (Hyman et al., 1984). En estos estudios, ha sido relatada tanto la atrofia del núcleo basal de Meynert (el principal productor de acetilcolina prosencefálica) y del hipocampo, como la aparición de agregados de proteína amilóidea (conformando las placas seniles u ovillos neurofibrilares).
En roedores, la lesión del núcleo septal medial y/o del núcleo basal magnocelular (correspondiente al núcleo de Meynert humano) produce una pérdida de la actividad colinérgica hipocampal y cortical, acompañada de profundos déficits en la ejecución de tareas de aprendizaje y memoria (Gray y McNaughton, 1983).
Cualquier práctica animal debe satisfacer algunas exigencias antes de ser considerada un modelo animal. Dentro de estas exigencias, la validez es quizá la más importante a tener en cuenta. Existen tres tipos de validez:
validez de semejanza o analogía,
validez de constructo u homología
y validez de predicción o correlación.La validez de semejanza verifica la similaridad entre el modelo y la patología que se desea modelar.
La validez de constructo presupone semejanza entre la interpretación teórica del modelo y los conocimientos que la neurobiología posee sobre la patología modelada.
Finalmente, la validez de predicción se fundamenta en la existencia de correlación entre los efectos de determinados fármacos tanto en el modelo como en la clínica.
De esta forma, solo podrán ser considerados como modelos de patologías, aquellas situaciones experimentales que satisfagan estos tres criterios (Willner, 1984, 1989; GuimarŅes, 1993).
Para el desarrollo de modelos animales de DA han sido propuestos varios tipos de tests. Dentro de ellos, naturalmente, aquellos orientados hacia la evaluación de la memoria han sido favorecidos. Dentro de las pruebas comportamentales más ampliamente utilizadas se encuentran los laberintos radiales (Dennes y Barnes, 1993) y los acuáticos (Farber, 1996). En ellos se desarrollan paradigmas para el estudio de: la memoria espacial (Hunt et al., 1994; Olton et al, 1979), La de trabajo (Shen et al., 1996; Walsh et al., 1998; Chapell et al., 1998), la de referencia (Shen et al., 1996), la memoria a corto plazo (Rahavendra et al., 1998), y tareas complejas de no-apareamiento demorado a la muestra (Walsh et al., 1996).En todos esos paradigmas, el papel de la modulación colinérgica del hipocampo en los procesos de retención y consolidación de la información, ha sido ampliamente estudiado.
La principal fuente de fibras colinérgicas hacia el hipocampo es el núcleo septal medial. Se ha demostrado, por ejemplo, que las lesiones masivas de este núcleo conducen a alteraciones del procesamiento emocional, de la memoria de trabajo, de la exploración general y muy especialmente de la memoria espacial.
Una de las grandes limitaciones de las técnicas de lesión utilizadas en los estudios mencionados es la poca especificidad. Una lesión electrolítica, por ejemplo, puede extenderse en un radio de 1 mm, destruyendo dentro de ese radio, todo el tejido existente, incluyendo indistintamente neuronas y células gliales (astroglía u oligodendroglía). De la misma forma, la estimulación eléctrica de una estructura alcanza a los somas neuronales y a los axones de paso, haciendo muy difícil saber si los efectos obtenidos son debidos al funcionamiento particular de la estructura estimulada. Las lesiones o estimulaciones químicas (en las cuales substancias particulares son microinyectadas dentro de la región misma) también carecen de especificidad, debido principalmente a la difusión intratejido.
Recientemente, sin embargo, se han desarrollado substancias citotóxicas de altísima especificidad, denominadas inmunotoxinas.
En líneas generales, la creación de una inmunotoxina consiste en el acople de un anticuerpo para alguna proteína característica de una determinada población celular con una citotoxina inactivante de la función ribosomal. Colocando la inmunotoxina en el medio extracelular, habrá un reconocimiento de la proteína diana por parte del anticuerpo acoplado, seguido por la inclusión de la inmunotoxina dentro del neuroplasma. Pocas horas después, se inicia un proceso de inactivación ribosómica que ocasiona la muerte neuronal. Utilizando esta técnica, sólo serán lesionadas las neuronas que expresan la proteina ante la cual fue desarrollado el anticuerpo.
En el caso del sistema colinérgico prosencefálico basal, las neuronas colinérgicas del septum medial contienen receptores de neurotrofina p75, los cuales median los efectos celulares del factor de crecimiento nervioso celular y de otros factores tróficos. El anticuerpo monoclonal contra este receptor p75 (IgG-192) es combinado con la toxina Saporina, obteniéndose así la inmunotoxina IgG-192-Saporina (SAP).
La microinyección de SAP, en la proximidad del núcleo septal, asegura la muerte selectiva de las neuronas colinérgicas de ésta área, a la vez que produce una marcada reducción de los índices de actividad colinérgica del hipocampo (Torres et al., 1994; Waite et al., 1994).
La semejanza de esta lesión colinérgica específica con lo observado en los pacientes con DA, ha llevado a proponer la utilización de este tipo de lesión como modelo animal de la DA (Walsh y Chrobak, 1991; Wiley et al., 1995).
El uso de esta inmunotoxina específica para las neuronas colinérgicas septales abre una enorme ruta para el estudio de las funciones del sistema septo - hipocampal.
Otro de los factores que ha dificultado la determinación exacta de la función del sistema septo-hipocampal, es la existencia de un marcado compromiso emocional observado después de la lesión del núcleo septal medial.
Este efecto sobre la emocionalidad ha sido estudiado mediante la utilización de tests estandarizados, tales como el laberinto en cruz elevado (Rodgers y Cole, 1994; Morato y BrandŅo, 1997). En este test, el animal es enfrentado ante una situación en la cual existen dos corredores cercadas por paredes altas (brazos cerrados) y dos corredores descubiertos (brazos abiertos). Para la realización del test, se permite que una rata explore libremente el laberinto durante un periodo de cinco minutos.
En condiciones normales, una rata prefiere mantenerse la mayor parte del tiempo dentro de los brazos cerrados, evitando entrar a los abiertos. Este comportamiento ha sido explicado por la ansiedad evocada en la rata por los espacios abiertos. La aplicación de fármacos ansiolíticos o ansiogénicos ocasiona incremento o decremento (respectivamente) de la exploración de los brazos abiertos.
Por otra parte, lesiones electrolíticas del núcleo septal medial y de otras estructuras adyacentes produce un efecto semejante al observado tras la administración de drogas ansiolíticas. En esos estudios, sin embargo, no han sido evaluados los efectos de las lesiones sobre los mecanismos del aprendizaje y la memoria.
Datos obtenidos en nuestro laboratorio permiten suponer una disociación experimental de los procesos miedo/ansiedad - memoria. Para su estudio fue propuesto un nuevo paradigma de evaluación del comportamiento exploratório en el laberinto en cruz elevado. Este nuevo paradigma comprende por un lado el análisis comportamental minuto a minuto y por otro, una segunda exposición al mismo laberinto una hora después de la primera sesión.
Los datos obtenidos del análisis minuto a minuto, permiten evaluar el efecto de habituación al laberinto (memoria de trabajo), en tanto que el análisis de la segunda exposición, permite evaluar la memoria a corto plazo.
En condiciones normales, una rata manifiesta una gran exploración del laberinto durante el primer minuto de la sesión. Este nivel de exploración, va decrementando a lo largo de la sesión, llegando a sus niveles más bajos en el minuto quinto. Ese comportamiento refleja un proceso de habituación al laberinto. Al reexponer el sujeto a la misma situación experimental, una hora después, el nivel general de exploración es significativamente menor que el manifestado durante la primera sesión. Esta disminución del comportamiento exploratorio refleja recuerdo de la situación (memoria a corto plazo). Ratas sometidas a la aplicación intraseptal de IgG-192-Saporina (237,5 ng), manifestaron niveles mantenidos de exploración durante la primera sesión (ausencia del fenómeno de habituación al laberinto). Al comparar el desempeño en la segunda sesión, pudo verse que no existía una disminución significativa del nivel de exploración, (ausencia de consolidación de la memoria a corto plazo), (Lamprea et al., en prensa).
Este nuevo paradigma comportamental de análisis minuto a minuto en condiciones de test-retest, unido a la disociación experimental de los componentes mnésicos y emocionales en la función del sistema septohipocampal, aumenta el nivel de validez de constructo del modelo.
De la misma forma, la utilización de este nuevo paradigma permite la evaluación del potencial valor clínico de fármacos tanto colinérgicos como no-colinérgicos en el manejo de la amnesia anterógrada, a la vez que posibilita el estudio de sus potenciales efectos secundarios sobre los sistemas de regulación de la emocionalidad (validez de predicción).
Se espera que la continuación de esta línea de trabajo permita generar conocimientos más precisos sobre los aspectos neuroquímicos y psicofarmacológicos del curso de la DA, y con ello nos permita la conquista de las herramientas para su control.
Fernando Cardenas & Marisol LampreaLaboratorio de Neurociencia del Comportamiento Exploratorio. Facultad de Filosofia, Ciencias y Letras.
Universidad de Sao Paulo, Brasil.
