Amparo Tolosa, Genotipia

Un reciente estudio demuestra la eficacia terapeutica de la estimulación eléctrica de la médula espinal para recuperar parte de la función motora y capacidad de andar en pacientes con parálisis e identifica una población de neuronas responsable de la recuperación del control motor.  Los resultados se publican en Nature.

Desde hace unos años, la estimulación eléctrica epidural de la médula espinal está proporcionando resultados muy prometedores en la restauración de la movilidad y control motor de las piernas tras la parálisis causada por una lesión medular.

Esta estrategia, que consiste en la implantación de electrodos sobre la membrana que rodea la médula espinal en la región responsable de los músculos del tronco y las piernas, ha sido utilizada con éxito en algunos pacientes. Por ejemplo, a principios de año un estudio dirigido por Grégoire Courtine, profesor de neurociencias en la Escuela Politécnica de Lausana,  y Joselyne Bloch, neurocirujana en el Hospital Universitario de Lausana, mostraba que la estimulación eléctrica, combinada con la neurorehabilitación, había hecho posible que tres pacientes con lesión medular pudieran caminar. Sin embargo, hasta el momento se conocía poco sobre los mecanismos biológicos y moleculares que remodelan los circuitos nerviosos intactos tras los daños e intervienen en la recuperación de la función motora.

Ahora, un nuevo estudio dirigido por Courtine y Bloch, también directores del centro de investigación NeuroRestore de Suiza, ofrece un mapa molecular detallado de lo que ocurre durante el proceso de recuperación de la parálisis e identifica a una población de neuronas implicadas en este proceso.

La estimulación eléctrica remodela la actividad de a la médula espinal

En una primera fase del trabajo, los investigadores se plantearon si la estimulación électrica podría restaurar la capacidad de caminar en un grupo más amplio de pacientes con lesión medular de diverso grado.

Para ello reclutaron nueve pacientes con parálisis grave o completa que participaron en un programa rehabilitación y estimulación eléctrica con implantes desarrollados para el tratamiento neuropático u optimizados para la recuperación motora.

Al inicio del programa los nueve pacientes recuperaron inmediatamente cierta capacidad para caminar, con la ayuda de un dispositivo robótico de asistencia. Además, tras cinco meses de estimulación y rehabilitación, todos experimentaron mejoras en su movilidad y capacidad de andar.

Interesantemente, la mejora en la función motora observada en los pacientes se mantuvo tras la neurorehabilitación cuando la estimulación eléctrica se había detenido, lo que indicaba que las conexiones nerviosas necesarias para caminar se habían reorganizado para favorecer la recuperación de la función perdida.

Además, los investigadores detectaron que la restauración de la capacidad de andar implicaba una disminución en la actividad neuronal en la espina dorsal lumbar durante la acción de caminar. Este resultado les llevó a plantear que la estimulación eléctrica de la médula espinal favorece la selección de ciertas poblaciones de neuronas, las cuales pasan a ser esenciales en la capacidad de caminar tras los daños medulares.  El siguiente paso, por lo tanto, sería caracterizar los tipos de células nerviosas que intervienen en el proceso de recuperación.

El mapa molecular de la remodelación de la médula espinal identifica la población de neuronas responsable de la recuperación

Para investigar las poblaciones nerviosas que participan en la recuperación de la capacidad para andar, los investigadores recurrieron a un modelo de parálisis en ratón que, por una parte reproducía la recuperación observada en humanos, y por otra, permitía registrar y catalogar la respuesta molecular de cada tipo de población neuronal durante el proceso de recuperación.

El equipo de investigadores obtuvo secciones de médula espinal de los animales a lo largo del proceso de rehabilitación y realizó análisis de ARN de células individuales. Con la información obtenida, reconstruyeron un mapa molecular de expresión génica en la médula espinal a lo largo del tiempo e identificaron una población de neuronas que respondía de forma activa a la estimulación eléctrica epidural. Esta poblacion de neuronas se caracteriza por expresar el gen Vsx2 y el factor de transcripción Hoxa10 específico de la región caudal de la médula ósea. Además los investigadores destacan que otras células que derivan del mismo tipo celular (las neuronas V2a) se han relacionado con diversos aspectos del control motor.

Finalmente, los investigadores adaptaron los implantes de ratón para poder activar y desactivar de forma específica la población de neuronas V2a y encontraron que esta población de neuronas es necesaria para la recuperación de la capacidad motora en las piernas. La inactivación de las neuronas Vsx2/Hoxa10 de la médula espinal suprimía inmediatamente la capacidad de andar inducida por la estimulación eléctrica, mientras que su activación facilitaba la recuperación sin electroestimulación.

Las neuronas Vsx2/Hoxa10 no son esenciales para la capacidad normal de andar. Sin embargo, sí son necesarias para recuperar la capacidad de andar tras un daño medular. Este descubrimiento representa un importante paso para conocer los mecanismos moleculares que median la efectividad de la estimulación eléctrica para restaurar la función motora. No obstante, como resaltan los investigadores, todavía queda por determinar el potencial papel de otras poblaciones cerebrales o de la médula espinal que también pueden contribuir a la rehabilitación.  Conocer la participación de cada población o tipo neuronal en este proceso podría repercutir en mejoras a la hora de optimizar los implantes y mejorar la recuperación de los pacientes.

Artículo científico: Kathe C, et al. The neurons that restore walking after paralysis. Nature. 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05385-7

Fuentes: 

Cells that aid recovery from paralysis identified. Nature 2022. DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-022-02234-5

Scientists identify neurons that restore walking after paralysis. https://www.epfl.ch/labs/courtine-lab/media/

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