Una nueva investigación de un equipo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland (UMSOM) ha demostrado por primera vez cómo la inflamación en la primera infancia puede afectar al desarrollo cerebral y contribuir al riesgo de trastornos del espectro autista (TEA) y esquizofrenia.
Los resultados muestran que la inflamación puede desencadenar cambios epigenéticos en regiones cerebrales vinculadas a funciones cognitivas superiores y desempeñar un papel potencial en diversos trastornos neuropsiquiátricos.
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Es justo decir que no podríamos vivir sin nuestro sistema inmunitario. Este sistema de defensa crucial protege al organismo de una gran variedad de agresores microbianos. Y la inflamación es la respuesta de primera línea del sistema inmunitario cuando nuestro cuerpo se enfrenta a una lesión o infección.
A veces, la respuesta inflamatoria del organismo puede ser un poco contundente y causar daños colaterales en su caza de patógenos. O incluso, en casos de enfermedades autoinmunes crónicas, eliminar por error células sanas que desencadenan enfermedades a largo plazo. También sabemos que la inflamación materna durante el embarazo puede afectar al desarrollo neurológico del feto. Estudios observacionales han relacionado las infecciones víricas y bacterianas durante el embarazo con un mayor riesgo de autismo y esquizofrenia en los niños.
Sin embargo, no ha quedado claro si estas respuestas inflamatorias siguen alterando el neurodesarrollo a lo largo de los primeros años de vida del niño. Y no sabemos exactamente de qué manera la inflamación podría estar ahogando el desarrollo cerebral.
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En un estudio pionero dirigido por Seth Ament, del Instituto de Ciencias Genómicas de la UMSOM, y Margaret McCarthy, directora del Instituto de Descubrimientos Neurocientíficos, los investigadores han demostrado directamente cómo la inflamación podría estar afectando al neurodesarrollo.
Los investigadores recogieron tejido cerebral post mortem de 17 niños fallecidos. La mitad de la cohorte falleció mientras experimentaba una inflamación aguda, mientras que la otra mitad murió repentinamente a causa de accidentes. El estudio se centró en los cambios epigenéticos en una parte del cerebro llamada cerebelo.
"Nos fijamos en el cerebelo porque es una de las primeras regiones del cerebro en empezar a desarrollarse y una de las últimas en alcanzar su madurez, pero sigue estando poco estudiada", explicó Ament. "Con la tecnología bastante nueva de secuenciación de ARN de núcleo único pudimos observar a nivel celular los cambios en el cerebro".
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Los resultados revelaron que dos tipos específicos de neuronas cerebelosas eran especialmente sensibles a la inflamación: Las neuronas de Golgi y Purkinje. Aunque estos dos tipos celulares son relativamente raros, Ament afirma que desempeñan funciones críticas en la cognición y el comportamiento.
"Durante el desarrollo, las neuronas de Purkinje forman sinapsis que conectan el cerebelo con otras regiones cerebrales implicadas en la cognición o el control emocional, mientras que las neuronas de Golgi coordinan la comunicación entre las células del cerebelo", explica Ament. "La alteración de cualquiera de estos procesos de desarrollo podría explicar cómo la inflamación contribuye a afecciones como los trastornos del espectro autista y la esquizofrenia".
En las células expuestas a la inflamación, los investigadores detectaron cambios epigenéticos coherentes con la regulación a la baja de los programas de expresión génica del desarrollo. En otras palabras, parecía que la inflamación estaba ahogando la maduración celular en estas regiones cerebrales críticas.
Maureen Cowan, científica de la Universidad de Virginia cuya investigación se centra en los efectos de la neuroinflamación, califica el nuevo estudio de intrigante. Cowan, que no trabajó en este estudio, señala que las muestras de tejido recogidas en la cohorte inflamatoria procedían de pacientes que sufrían una amplia variedad de afecciones, desde meningitis hasta asma. Pero a pesar de esta cohorte heterogénea, parecía haber un impacto celular consistente, lo que sugiere que diferentes fuentes de inflamación desencadenan efectos similares en el cerebro.
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"Lo más emocionante para mí de este estudio es la observación de que los cambios epigenéticos observados en las neuronas durante la inflamación son paralelos a los factores de riesgo genéticos de afecciones como el autismo, la esquizofrenia y el trastorno bipolar", afirma Cowan. "Estos resultados sugieren que hay señales moleculares compartidas observadas en diferentes tipos de inflamación que pueden contribuir a la disfunción neuronal subyacente en el cerebro en desarrollo".
El estudio se centró en sujetos que experimentaban una inflamación aguda, por lo que no está claro si estos hallazgos se aplican a una inflamación crónica más leve. Ament indica que estudios previos en animales sugieren que la inflamación de bajo nivel puede provocar disfunción neurológica, pero es probable que otros factores desempeñen un papel en el desarrollo final de enfermedades como el autismo.
"El Dr. McCarthy ha demostrado anteriormente que la inflamación (superviviente) durante un periodo crítico postnatal equivalente en ratas provoca cambios en el desarrollo de las neuronas de Purkinje, así como déficits de comportamiento social en la edad adulta", afirma Ament. "En humanos, es probable que los efectos de la inflamación en los trastornos del neurodesarrollo varíen en función de las interacciones con el riesgo genético y las experiencias adicionales".
En cuanto al momento en que un niño puede ser más vulnerable a los efectos de la inflamación en el desarrollo del cerebelo, Ament dice que alrededor de los 12 meses es cuando muchos de estos cambios neuronales comienzan a afianzarse.
"Nuestros datos actuales sugieren que la mayor vulnerabilidad comienza cuando los niños tienen un año", explica. "Los patrones de expresión génica que descubrimos sugieren que muchos de estos procesos de desarrollo se han completado cuando los niños tienen unos cinco años. Sin embargo, es necesario estudiar muestras adicionales de bebés y niños mayores para delinear completamente estos cursos temporales."
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Los investigadores son cautos al subrayar que la inflamación es probablemente sólo un factor causal entre varios que contribuyen al desarrollo de trastornos como el TEA y la esquizofrenia. Sabemos que la genética y el entorno desempeñan un papel importante en las enfermedades neuropsiquiátricas, por lo que una única infección vírica pasajera en un niño pequeño no va a ser la única causa del autismo.
No obstante, los hallazgos ofrecen algunas de las primeras pruebas en humanos de cómo la inflamación podría contribuir al desarrollo disfuncional del cerebro. Y, según Cowan, el estudio es una prueba más del amplio papel que puede desempeñar la inflamación en las enfermedades neurológicas.
"Más allá de este estudio, también vemos que una activación inmunitaria exuberante puede contribuir a enfermedades neurológicas en etapas posteriores de la vida, como en el caso de la enfermedad de Alzheimer", afirma Cowan. "Tales observaciones ponen de relieve cómo el sistema inmune debe jugar un acto de equilibrio entre defender adecuadamente el cerebro contra amenazas reales y causar neurodegeneración".
Para más información:
- La nueva investigación fue publicada en Science Translational Medicine .
- Fuente: Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland
