Sofocar los tsunamis cerebrales

Investigadores de la UNM estudiarán el uso de ketamina para bloquear ola de daño neural

El neurocirujano Andrew Carlson y sus colegas en la Universidad de Nuevo México se han asociado con otras dos instituciones en una subvención de investigación del Departamento de Defensa de los EE. UU. de $ 3.5 millones por tres años para explorar terapias dirigidas para propagar la despolarización cerebral.

Algunas veces conocidas como “tsunami cerebrales”, las despolarizaciones expansivas son ondas de lesión neuronal que se extienden hacia afuera desde el sitio de un trauma, aneurisma o accidente cerebrovascular, apagando temporalmente la actividad eléctrica del cerebro. Los neurocientíficos se están dando cuenta de que son un factor importante que contribuye a las lesiones cerebrales traumáticas.

Durante los últimos 10 años, Carlson y Bill Shuttleworth, PhD, presidente del Departamento de Neurociencias de la UNM, han estado a la vanguardia de la investigación para comprender las causas subyacentes de los tsunamis cerebrales e identificar posibles tratamientos.

En el estudio Mejora del neurotrauma mediante la inhibición de la despolarización con terapia combinada (INDICT), Carlson y sus colaboradores de la Universidad de Cincinnati y la Universidad de Pensilvania se centrarán en brindar atención de precisión con un tratamiento específico de los tsunamis cerebrales.

La investigación se basa en el primer estudio piloto del mundo de Carlson que sugiere que la ketamina, un sedante ampliamente utilizado, podría bloquear los tsunamis cerebrales. “Es una continuación emocionante del trabajo que hemos hecho aquí, que nos ha permitido posicionarnos a nivel nacional con los líderes mundiales que han realizado este tipo de investigación”, dijo Carlson.

Durante el estudio INDICT, los pacientes en la Unidad de Cuidados Intensivos de Neurociencias del Hospital UNM serán monitoreados de cerca mediante la recopilación de datos multimodales a medida que los médicos adaptan los tratamientos específicos a su estado neurológico. Usando un software especializado, "podemos registrar el momento exacto en que ocurren ciertas intervenciones", dice Carlson. Esa información permitirá a los investigadores determinar qué tratamientos funcionan mejor para detener la propagación de las despolarizaciones.

Shuttleworth dice que los científicos sospecharon por primera vez que la ketamina, un fármaco conocido por sus efectos disociativos y anestésicos, podría ser un tratamiento eficaz cuando los médicos notaron que la despolarización se detuvo después de que los pacientes con lesiones cerebrales que estaban siendo sedados con un anestésico llamado propofol cambiaran a ketamina.

En su laboratorio, Shuttleworth y su equipo estudiaron los receptores de N-metil-D-aspartato (NMDA) en la superficie de las neuronas, que se unen con un neurotransmisor excitatorio llamado glutamato. Cuando el cerebro sufre un traumatismo o se queda sin oxígeno durante un derrame cerebral, las neuronas descargan su glutamato, que se propaga a las neuronas vecinas y apaga su señalización electroquímica en una onda de radiación lenta que comienza a matar las células cerebrales.

“Estas neuronas luchan por mantenerse con vida, pero simplemente se abruman y no pueden recuperarse”, dice Shuttleworth. Su laboratorio descubrió que la ketamina funciona uniéndose a los receptores NMDA y protegiendo a las neuronas de la ola de glutamato. “La ketamina les lanza un salvavidas y hace que el insulto sea menos grave”, dice.

Los hallazgos de Shuttleworth “realmente nos ayudaron a informarnos en el estudio que publicamos hace unos años en el que tuvimos pacientes muy enfermos con lesiones cerebrales y hemorragias por aneurismas”, dice Carlson. Durante el estudio piloto, los pacientes en la UCI de UNMH Neuro recibieron dosis alternas de ketamina y otros sedantes. “Cuando tomaban ketamina tenían menos tsunamis cerebrales que cuando tomaban otros sedantes”, dice Carlson.

“Este es un gran ejemplo de investigación traslacional: investigación que se desarrolla en modelos preclínicos y en modelos de laboratorio”, agrega. “Las cosas que suceden clínicamente se prueban en modelos preclínicos”.

El hallazgo podría tener un impacto potencial en otros tipos de lesiones cerebrales, como la conmoción cerebral, dice Carlson.

Si hemos encontrado ese mecanismo fundamental de cómo ocurren estas lesiones cerebrales, podríamos avanzar en muchas lesiones neurológicas diferentes.

- andres carlson, MD