Sustrato morfológico y molecular de las alteraciones auditivas implicadas en la susceptibilidad a crisis convulsivas audiógenas del modelo GASH/Sal

  1. Sánchez Benito, David
Supervised by:
  1. Ricardo Gómez Nieto Director
  2. María Dolores López García Director

Defence university: Universidad de Salamanca

Fecha de defensa: 15 December 2020

Committee:
  1. Natividad García Atarés Chair
  2. María Elena Díaz Casado Secretary
  3. Luis Ángel Vallejo Valdezate Committee member
Department:
  1. BIOLOGÍA CELULAR Y PATOLOGÍA

Type: Thesis

Abstract

La epilepsia es una enfermedad neurológica que afecta aproximadamente a 400.000 personas en España y se caracteriza por una predisposición continuada a la generación de crisis convulsivas. Estas crisis se definen por la aparición de signos y/o síntomas debido a una actividad neuronal excesiva o asincrónica en el cerebro. El uso de modelos animales con epilepsia es esencial para entender los mecanismos subyacentes a esta enfermedad, así como para elaborar tratamientos adecuados para su control. En nuestro laboratorio, contamos con un modelo de hámster que sufre epilepsia audiógena de origen genético, un tipo de epilepsia refleja caracterizada por la aparición de crisis convulsivas generalizadas cuando es expuesto a un estímulo sonoro intenso. Esta tesis doctoral está compuesta por tres artículos científicos publicados en revistas indexadas en el Journal Citation Reports, en los que nos adentramos en la búsqueda de anomalías en la vía auditiva del GASH/Sal que puedan explicar la predisposición a sufrir este tipo de crisis. En ellos, estudiamos la vía auditiva con un abordaje multitécnico: técnicas histológicas (tinción de Nissl, inyección de trazadores, inmunohistoquímica, microscopía óptica y electrónica), reconstrucción tridimensional, técnicas biomoleculares y de evaluación de la funcionalidad de la propia vía. En primer lugar, encontramos que el hámster GASH/Sal presenta déficits auditivos muy acentuados, incluyendo incremento de los umbrales auditivos y otoemisiones acústicas anormales. Para el correcto funcionamiento del sistema auditivo, la onda sonora debe ser captada y transformada en una señal eléctrica que es interpretada por el sistema nervioso, función acometida por el órgano de Corti. El hámster GASH/Sal presenta serias anomalías a nivel coclear. Hemos descrito alteraciones morfológicas en los estereocilios de las células ciliadas externas e internas, encargadas estas últimas del proceso de mecanotransducción. Dichas alteraciones pueden ser debidas a déficits en la expresión de proteínas estructurales imprescindibles para su organización y función. Además, presentan cambios en las células de soporte que las acompañan y en la estría vascular, elementos muy importantes en el mantenimiento de la homeostasis necesaria para la transducción y generación del impulso nervioso en las neuronas del ganglio espiral que constituyen el nervio auditivo. Al comparar estas neuronas del GASH/Sal con las del hámster control, observamos una drástica reducción en su número, así como también una reducción en el tamaño de sus somas. Pero no sólo existen alteraciones en el receptor coclear, sino que encontramos anomalías en el mecanismo encargado de la modulación del proceso de mecanotransducción: el sistema eferente olivococlear. Este sistema es capaz de realizar ajustes en el órgano de Corti para mejorar la captación del sonido, aumentando la sensibilidad y agudeza de sintonización de la respuesta coclear y mejorando la percepción en presencia de ruidos. El sistema eferente se origina en el complejo olivar superior, un conjunto de núcleos situados en el tronco del encéfalo. Está formado por una serie de neuronas conocidas como neuronas olivococleares mediales y laterales, que envían sus proyecciones a las células ciliadas externas e internas respectivamente. En el hámster GASH/Sal, hemos encontrado que estas neuronas olivococleares tienen un tamaño menor que las presentes en el hámster sirio control, y muestran, además, una reducción de la oliva lateral superior, origen de las neuronas olivococleares laterales. La información auditiva codificada por la cóclea es transmitida en forma de impulsos nerviosos hasta los núcleos cocleares (primer relevo en el tronco cerebral), que reciben las proyecciones glutamatérgicas del nervio auditivo. En el GASH/Sal, hemos detectado una disminución en la expresión de genes codificantes de proteínas transportadoras de glutamato tipo 1 y 2, tanto en la cóclea como en los núcleos cocleares, indicando una disminución de señales aferentes excitatorias al núcleo coclear. No obstante, los núcleos cocleares no sólo reciben proyecciones auditivas glutamatérgicas, sino también proyecciones de tipo somatosensorial, principalmente a través terminales nerviosos que contienen el transportador de glutamato tipo 2. El análisis de la distribución de esta proteína en los núcleos cocleares mostró un aumento del número de aferencias somatosensoriales en algunas de las subdivisiones de los núcleos cocleares, que puede ser debido a un mecanismo compensatorio por la disminución de impulsos auditivos glutamatérgicos. Este desbalance de señales glutamatérgicas de uno y otro origen genera un flujo de información aberrante que finalmente alcanza los colículos inferiores, provocando una respuesta anómala de los mismos y la predisposición a desencadenar crisis convulsivas audiógenas. Finalmente, hemos encontrado que genes de respuesta temprana se encuentran sobreexpresados en el núcleo epileptógeno (colículo inferior) tras la estimulación auditiva. Estos genes están implicados en numerosas cascadas de señalización que podrían participar en el comienzo de las crisis convulsivas audiógenas. En conjunto, esta tesis doctoral incluye un análisis detallado a nivel funcional, morfológico y molecular de la cóclea y los núcleos subcoliculares de la vía auditiva del GASH/Sal, desvelando las alteraciones innatas de origen genético del modelo que le hacen tener predisposición a desarrollar crisis convulsivas audiógenas. Los resultados indican la existencia de una reorganización de vías nerviosas glutamatérgicas que podrían contribuir a originar las crisis convulsivas audiógenas en el colículo inferior. Este trabajo es clave para entender la etiopatogenia del GASH/Sal y para su caracterización como modelo de crisis epilépticas.