Descubren cómo el cerebro controla los síntomas de enfermedad

Investigadores de la Universidad de Harvard (Estados Unidos) han descubierto una pequeña población de neuronas cerca de la base del cerebro que puede inducir síntomas de enfermedad, como fiebre, pérdida de apetito y comportamiento de búsqueda de calor, según publican en la revista 'Nature'.

Cuando alguien contrae una infección, el sistema nervioso 'habla' con el sistema inmunitario para averiguar si el cuerpo tiene una infección y luego orquesta una serie de alteraciones conductuales y fisiológicas que se manifiestan como los desagradables síntomas de la enfermedad. Los neurocientíficos se preguntan desde hace tiempo cómo y dónde ocurre esto en el cerebro. Investigadores de Harvard de los laboratorios de Catherine Dulac y Xiaowei Zhuang buscaron la respuesta en el cerebro de ratones.

Las neuronas, que no se habían descrito anteriormente, se encuentran en una zona del hipotálamo, una parte del cerebro conocida por controlar funciones homeostáticas clave que mantienen el cuerpo en un estado equilibrado y saludable. Los investigadores descubrieron que estas neuronas tienen receptores capaces de detectar directamente las señales moleculares procedentes del sistema inmunitario, una capacidad que la mayoría de las neuronas no tienen.

"Era importante para nosotros establecer este principio general de que el cerebro puede incluso percibir estos estados inmunitarios -asegura Jessica Osterhout, investigadora postdoctoral en el Laboratorio Dulac y autora principal del estudio-. Esto no se entendía bien antes".

Los investigadores descubrieron que la zona clave del hipotálamo se encuentra justo al lado de una sección permeable del cerebro llamada barrera hematoencefálica, que ayuda a la circulación de la sangre hacia el cerebro.

"Lo que ocurre es que las células de la barrera hematoencefálica que están en contacto con la sangre y con el sistema inmunitario periférico se activan y estas células no neuronales segregan citoquinas y quimiocinas que, a su vez, activan la población de neuronas que hemos encontrado", apunta Dulac, profesor Lee y Ezpeleta de Artes y Ciencias y profesor Higgins de Biología Molecular y Celular.

La esperanza es que los científicos puedan algún día utilizar los conocimientos sobre el funcionamiento de este mecanismo para dirigir el proceso a los seres humanos y revertirlo cuando se convierta en algo adverso para la salud de alguien.

La fiebre, por ejemplo, suele ser una reacción saludable que ayuda a eliminar un patógeno. Pero cuando es demasiado alta, también puede ser peligrosa. Lo mismo puede decirse de la pérdida de apetito o la disminución de la sed, que al principio pueden ser beneficiosas. Pero una falta sostenida de nutrientes o de hidratación empieza entonces a impedir la recuperación.

"Si sabemos cómo funciona, tal vez podamos ayudar a los pacientes que tienen dificultades con este tipo de síntomas, como los pacientes de quimioterapia o los enfermos de cáncer, por ejemplo, que tienen muy poco apetito pero realmente no hay nada que podamos hacer por ellos", subraya Osterhout.

El trabajo comenzó originalmente como un esfuerzo por observar lo que se conoce como el efecto fiebre en los pacientes con autismo. Se trata de un fenómeno en el que los pacientes autistas presentan una reducción de los síntomas autistas cuando el paciente tiene síntomas de una infección como la fiebre. El objetivo era encontrar las neuronas que generan la fiebre y relacionarlas con las neuronas que están implicadas en el comportamiento social.

En cambio, Osterhout encontró muchas poblaciones de neuronas que se activan cuando un animal está enfermo. Se centró en unas 1.000 neuronas del área preóptica ventral medial del hipotálamo por su ubicación junto a la barrera hematoencefálica.

Para encontrar las diferentes áreas de neuronas que se activan, Osterhout inyectó a los ratones agentes proinflamatorios, lipopolisacárido o ácido policidílico, que imitan una infección bacteriana o vírica. Analizó las zonas del cerebro que se iluminaban en los escáneres cerebrales.

A continuación, utilizaron un potente y preciso conjunto de métodos denominados quimio y optogenética para controlar e investigar la conectividad entre las distintas poblaciones neuronales. Con estas herramientas, pudieron activar o silenciar estas neuronas en los cerebros de los ratones y determinar su función viendo lo que ocurría.

Los investigadores descubrieron que utilizando estas herramientas podían aumentar la temperatura corporal de los ratones, incrementar el comportamiento de búsqueda de calor y disminuir el apetito. El informe dice que las neuronas que describen se proyectan a 12 áreas cerebrales, algunas de las cuales se sabe que controlan la sed, la sensación de dolor y las interacciones sociales. Esto sugiere que otros comportamientos de enfermedad también pueden verse afectados por la actividad de las neuronas aquí.

Durante los experimentos, los científicos también observaron un aumento de la actividad y la activación en esta población de neuronas cuando las moléculas del sistema inmunitario emitían mayores señales. Esto sugiere que el cerebro y el sistema inmunitario se comunicaban entre sí a través de la señalización paracrina en el lugar en el que se centraron: el área preóptica ventral medial y la barrera hematoencefálica que se encuentra justo al lado. La señalización paracrina se produce cuando las células producen una señal para desencadenar cambios en las células cercanas.

Osterhout reconoce que el proceso amplió su comprensión del funcionamiento de las neuronas. "Como neurocientífico, solemos pensar en que las neuronas activan a otras neuronas y no en que estos otros métodos de tipo paracrino o de secreción son realmente fundamentales -señala-. Esto cambió mi forma de pensar sobre el problema".

Los científicos planean seguir explorando las otras áreas a las que se proyectan las neuronas que encontraron y aplicar sus aprendizajes para revisar el efecto de la fiebre en los pacientes con autismo. "Hay muchas más cosas que podemos estudiar en el futuro", concluye.