Vías neuronales detrás de los complejos artículos secundarios sensoriales y motores de la quimioterapia

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La discapacidad grave y persistente a menudo compromete los beneficios del tratamiento del cáncer que salvan vidas. El dolor y la fatiga, junto con los trastornos sensoriales, motores y cognitivos, son importantes entre la constelación de efectos secundarios que ocurren con los agentes a base de platino ampliamente utilizados en los tratamientos de quimioterapia en todo el mundo.

Un nuevo estudio realizado por investigadores de Georgia Tech en el laboratorio de Timothy C. Cope ha encontrado un nuevo camino para comprender por qué se producen estas condiciones debilitantes en los pacientes con cáncer y por qué los científicos deberían centrarse en todos los procesos neuronales posibles que causan problemas sensoriales o motores en el cerebro de un paciente. incluido el sistema nervioso central, y no solo la «degeneración periférica de las neuronas sensoriales» que ocurre lejos del centro del cuerpo.

Los nuevos hallazgos «Mecanismos del circuito neural de la discapacidad sensoriomotora en el tratamiento del cáncer» se publican en Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS) y podría impactar el desarrollo de tratamientos efectivos que aún no están disponibles para restaurar las habilidades normales de un paciente para recibir y procesar entradas sensoriales como parte del tratamiento posterior al cáncer, en particular.

Stephen N. (Nick) Housley, becario postdoctoral en la Facultad de Ciencias Biológicas, el Centro Integrado de Investigación del Cáncer y el Instituto Parker H. Petit de Bioingeniería y Biociencia de Georgia Tech, es el autor principal del estudio. Los coautores incluyen a Paul Nardelli, investigador y Travis Rotterman, becario postdoctoral (ambos de la Facultad de Ciencias Biológicas), junto con Timothy Cope, profesor adjunto en la Facultad de Ciencias Biológicas de Georgia Tech y el Departamento de Ingeniería Biomédica de Coulter en Emory. Universidad y Tecnología de Georgia.

Consecuencias neurológicas

«Sin duda, la quimioterapia afecta negativamente al sistema nervioso periférico, que a menudo se considera la causa principal de los trastornos neurológicos durante el tratamiento del cáncer», comparte Housley. Sin embargo, dice, para que el sistema nervioso funcione normalmente, tanto el sistema nervioso periférico como el central deben cooperar.

«Esto ocurre a través de la comunicación sináptica entre las neuronas. A través de una elegante serie de estudios, demostramos que esos centros de comunicación en el sistema nervioso central también son vulnerables a los efectos adversos del tratamiento del cáncer», comparte Housley, y agrega que los resultados obligan. reconocimiento de los numerosos puntos en el sistema nervioso que debemos tratar si queremos corregir las consecuencias neurológicas del tratamiento del cáncer, porque corregir algunos puede no ser suficiente para mejorar la función humana y la calidad de vida «.

«Estas discapacidades permanecen clínicamente sin mitigar y empíricamente inexplicables, ya que la investigación se centra en la degeneración periférica de las neuronas sensoriales», explica el equipo de investigación en el estudio, «subestimando la posible participación de los procesos neuronales dentro del sistema nervioso central. Los presentes resultados demuestran defectos funcionales en las propiedades fundamentales del procesamiento de información ubicado dentro del sistema nervioso central”, concluyendo que “la discapacidad sensoriomotora de larga duración y posiblemente otras discapacidades inducidas por el tratamiento del cáncer resultan de defectos neuronales independientes combinados tanto en el sistema nervioso periférico como en el central”.

Discapacidades sensoriomotoras y ‘COIN’

El equipo de investigación señala que los sobrevivientes de cáncer «clasifican la discapacidad sensoriomotora entre las consecuencias a largo plazo más dolorosas de la quimioterapia. Los trastornos de la marcha, el equilibrio y el movimiento hábil se asignan comúnmente al daño quimiotóxico de las neuronas sensoriales periféricas sin considerar el papel determinista que desempeñan los circuitos neuronales que traducir la información sensorial en movimiento «, y agregó que este descuido» impide una comprensión mecánica suficiente y contribuye a la ausencia de un tratamiento eficaz para revertir la discapacidad inducida por la quimioterapia «.

Cope dice que el equipo abordó esta omisión «mediante el uso de una combinación de electrofisiología, comportamiento y modelos para estudiar el funcionamiento de un circuito sensoriomotor espinal in vivo» en un modelo de roedor con neuropatía crónica inducida por oxaliplatino (quimioterapia): COIN.

Los eventos secuenciales clave se investigaron en la codificación de la información «propriosensorial» (piense en la cinestesia: la capacidad del cuerpo para sentir su posición, movimientos y acciones) y su traducción de circuitos en potenciales sinápticos producidos en las neuronas motoras.

En ratas «coIN», el equipo observó que varias clases de neuronas propioceptivas expresaban una activación defectuosa que reducía la representación sensorial precisa de las respuestas mecánicas musculares al estiramiento, y agregó que la precisión «se degrada aún más en la traducción de las señales propioceptivas en los potenciales sinápticos debido a mecanismos defectuosos que residen dentro de la médula espinal «.

Expresión conjunta, defectos independientes

«Estos defectos secuenciales, periféricos y centrales se combinaron para llevar al circuito sensoriomotor a un colapso funcional que tuvo como consecuencia la predicción de los errores significativos en los comportamientos de movimiento impulsados ​​por los sentidos demostrados aquí en nuestro modelo de rata e informados para personas con COIN», Cope y Informe Housley. «Concluimos que la discapacidad sensoriomotora inducida por el tratamiento del cáncer surge de la expresión conjunta de defectos independientes que ocurren en los elementos periféricos y centrales de los circuitos sensoriomotores».

“Estos hallazgos tienen un amplio impacto en el campo científico y en el manejo clínico de las consecuencias neurológicas del tratamiento del cáncer”, dice Housley. «Como médico y científico, puedo imaginar la necesidad urgente de desarrollar conjuntamente pruebas clínicas cuantitativas que tengan la capacidad de identificar qué partes del sistema nervioso de un paciente se ven afectadas por el tratamiento del cáncer».

Housley también afirma que tener la capacidad de monitorear la función neuronal en varios sitios durante el curso del tratamiento «brindará un biomarcador sobre el cual podemos optimizar el tratamiento, como maximizar los efectos antineoplásicos y minimizar los efectos adversos», y agregó que, dado que pasamos al siguiente tratamientos contra el cáncer de última generación, «los ensayos clínicos capaces de monitorear objetivamente aspectos específicos del sistema nervioso serán excepcionalmente importantes para verificar la presencia del efecto fuera del objetivo».

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