SENEP 2014, Palma de Mallorca

COMUNICACIÓN NEURONAL Y METABOLISMO SINÁPTICO

en epilepsia infantilÀ. Garcia-Cazorla, Elisenda Cortès Saladelafont.. NEUROLOGÍA

Sofia Duarte. INSTITUTO DE MEDICINA MOLECULAR, Lisboa.

Comunicación neuronal Metabolismo sináptico

ENFERMEDADES NEUROPEDIATRICA

S

ECM

NT

MECANISMOS DE NEUROTRANSMISIÓN Y COMUNICACIÓN SINÁPTICA en

epilepsia, trastornos cognitivos , neuropsiquiátricos,…

EPILEPSIA Y SINAPSIS MECANISMOS

• ¿Vías de NTs y señalización sináptica?

• ¿Vías metabólicas sinápticas?

• ¿Fenotipos sinápticos?

• ¿Patrones de conectividad?

Síntesis NT

Transportadores V, M

Ciclo vesicular

Proteínas SNARE

Zona activa

Canales, Receptores

Mitocondrias preS

PRESINÁPTICO

Receptores:

Glut:NMDA,AMPA

GABA (A)

Canales

Densidad Post-S

Vías de señalización

POSTSINÁPTICO

¿CÓMO ESTUDIAR LA SINAPSIS?

BIOLOGÍA CELULAR METABOLISMO (lecciones de los ECM)

Proteínas, Receptores, Vías de señalización

Aminoácidos, glutamato, GABA

Lípidos

Neurotransmisores

Glucosa, Lactato, ATP, mitocondrias

Alto consumo energético

PROCESO DINÁMICO

EQUILIBRIO E/I

PLASTICIDAD

SINAPSIS y CEREBRO EN DESARROLLO

EPILEPSIA PEDIÁTRICA Y :

EQUILIBRIO EXCITATORIO/INHIBITORIO

BIOLOGÍA CELULAR, PROTEÍNAS SINÁPTICAS

METABOLISMO DE LA SINAPSIS

Conceptos Literatura

Ejemplos experiencia grupo HSJD

EQUILIBRIO EXCITATORIO/INHIBITORIO

Nueva perspectiva comprensión de la función cerebral Equilibrio GABA----GLUTAMATOGABA excitatorio en primeras etapas desarrolloReceptores NMDA y AMPA hiperexpresadosCerebro del niño tiende a la hiperexcitabilidad

PLASTICIDAD aumentada en el niño.

Mayor expresión de R de AA excitatorios y neurotrofinas. Implicación de la “synaptic strenght“, LTP, LTD

Holmes et al, 2013

RETT, MECP2 EE PRECOCES tipo Ohtahara

y West

EQUILIBRIO E/I en diversas encefalopatías precoces

KCC2/NKCC1 disminuido en LCR

NKCC1 KCC2

NKCC2 aumenta durante los 2 primeros años de vida y contribuye al paso del GABA de excitatorio a

inhibitorio

Duarte et al, 2013

KCC2/NKCC1 disminuido en LCR

O-105

KCC2/NKCC1

alterado• Síndrome de Rett ( Duarte et al, 2013)

• Encefalopatías epilépticas precoces (Duarte et al, unpublished)

• Esclerosis tuberosa (Talos et al, 2012)

• Síndrome X Frágil ( Tyzio et al, 2014)

• Autismo (Kant et al, 2013)

• Convulsiones neonatales (Scott et al, 2012)

MECANISMO COMÚN EN DIVERSAS PATOLOGÍAS

SV2

MUNC 18-1

VAMP 2

SNAP 25

Syntaxin 1

SHANK

MAGI 2GRIN2AGRIN2B

NEUREXINA

NEUROLIGINA

PROTEÍNAS SINÁPTICAS EN EPILEPSIA PEDIÁTRICA.

Algunos ejemplos

VAMP-2: E. idiopática generalizada

MUNC18-1 o STXBP1: Ohthara, West, Dravet

SV2: fisiopatología E. temporal. Unión levetiracetam.

GRIN 2A, 2B: EE precoces, discapacidad intelectual

GABA a

MAG12: West.

GABA a: crisis febriles plus, EJ mioclónica. SHANK3: Phelan-McDermid (TEA, crisis)

NEUROLIGINA2

SNAP25

Proteínas sinápticas en tejido cerebral de displasias corticales (N:18; 2-17 años; predominio frontal y FCD2a). Unidad Epilepsia, HSJD and IMM, Lisbon unpublished

mRNA

TNPSi. RATON

TEA

PROTEIN

AS SINÁPTICAS Y

EPILESIA PEDIATRICA

• Mutaciones en proteínas sinápticas determinan síndromes epilépticos concretos

• Una misma proteína implicada en epilepsias diferentes o trastornos no epilépticos (discapacidad intelectual, TEA)

• Estudio de expresión de las proteínas sinápticas nos puede informar sobre la fisiopatología de comunicación neuronal en diferentes patologías

ASTROCITO

GLIOTRANSMISORES:Glutamato, Serina, ATP….

EPILEPSIA : PÉRDIDA DE LA HOMEOSTASIS DEL METABOLISMO

SINÁPTICO

Neurotransmisores

Lípidos

ATP

GLY

GABAGLUT

NEUROTRANSMISORESSISTEMAS DE NEUROTRANSMISIÓN IMPLICADOS EN EPILEPSIA

GABAGLUT

NT excitatorioNKH, GlyT

Adenosina, neuroprotector, antiepiléptico ?

Agonistas A1R beneficiosos en modelo Dravet y conv febriles. Gu et al, 2014

ALGUNOS RESULTADOS INTERESANTES EN NEUROTRANSMISIÓN (LCR) Y EPILEPSIA

EE precoz de diversa etiología (N: 50).

Disminución severa metabolitos SEROTONINA y DOPAMINA en epilepsia neonatal.

Alteración VMAT? AADC?

Sigatullina et al, unpublished

Pacientes con disminución de Vit B6 (N: 10) y EE en la mayoría. PNPO negativo. Diversas etiologías.

5/10 mejoran la epilepsia, algunos considerablemente, con Piridoxal P

Cortès –Saladelafont et al, unpublished. O-96

PLP

Rilstone et al, 2013

EPILEPSIA Y METABOLISMO ENERGÉTICO

Aumento demanda energética:

TransporteMovilizaciónLiberación VESÍCULAS (RRP)

MantenimientoPOTENCIAL MEMB(40% ATP consumido por la bomba Na/K)

Tras despolarización repetida y desincronizada : DÉFICIT ENERGÉTICO

ATP actúa como un NT. Receptores P2X : DIANA EN ESTATUS

Hengel et al, 2013

Astrocito

Capilar

Neurona

glucosa

glucosaglucosa

acetat

GABA

GABA

GABA

lactato lactato piruvato

glutamina

glutamina

glutamato

glutamato

glutamato

Glut1 Glut1

Ciclo de Krebssuccinato

AcetilCoA

α-cetoglutarato α-cetoglutarato

succinato

AcetilCoA

Glut1

Ciclo de Krebs

T. AnapleróticaA.Triheptanoico

Marín-Valencia, 2013

LÍPIDOSLÍPIDOS

METABO

LISMO

ENERG

ÉTICO

Y EPILEPSIAAumento demanda energética con posterior

déficit, disfunción glial

MECANISMO COMÚN EN DIVERSAS EPILEPSIAS

Lactato

Acetil-CoA

ATP

Lípidos membrana

Alt GABA/GLUT

Alteración potencial membrana, modulación prot y receptores

EPILEPSIA Y LÍPIDOS SINÁPTICOS (regulan la NT)

Ciclo vesicular Interacción proteínas SNARE

Phospholipasa D (exocitosis)Colesterol (biogenesis vesículas, fusión, formación R)

Sphingosine,Arachidonic acid, Palmitic FA Esfingolípidos: formación R

2-AG (2-arachidonoyl-glycerol), endocanabinoide, estimula CBR1 y suprime la liberación de glutamato

Efectos antiepilépticos cannabinoidesEpilepsia, Mayo 2014

Glycero-phospholipids

LCFAVLCFA

Glucose 1-P

Glucose 6-P

F 1,6-BP

GA3-P

6-P-gluconolactone

Ribulose 5-P

DHAPSerine Glycerol 3-P

Oxaloacetate

citrate

Acetyl-CoA

Pyruvate

Acetyl-CoA

citrate

NADH

Vitamine B5

Coenzyme A

Acetoacetyl CoA

HMGCoA

Mevalonate

CholesterolUbiquinone

Dolichol

NADPH

1,3-DPG

3-PG

Acyl-DHAP

Alkyl-DHAP

Plasmalogens

Diacylglycerol

3-Ketosphinganine

Ceramide

Sphingolipids

FattyAldehyde

Fatty acyl-CoA

NAD+

Isocitrate

NADP+

NADPH

NADPHNADP+

NADPH

NADPH

+

NADPHFatty alcohol

Fatty acids

PhosphatidateNAD

Malonyl-CoA

NAD

CoA

phosphopantetheine.

DEFECTOS DE LA SÍNTESIS DE LÍPIDOS COMPLEJOS (Categoría emergente de ECM)

Algunos defectos son causa de EPILEPSIA REFRACTARIA PRECOZ

GM 3 SINTASA (Lactosilceramida)

Defectos anclaje GPI

EOVL-4: Elongasa ácidos grasos (ictiosis, cataratas)

FA2H: Hidrolasa ácidos grasos tipo 2 (similar INAD, tipo de NBIA)

¿PODEMOS INTEGRAR ESTOS MECANISMOS DE UNA MANERA COMPRENSIBLE?

¿NUEVAS CLASIFICACIONES FISIOPATOLÓGICAS?

¿NUEVAS APROXIMACIONES TERAPÉUTICAS?

Neurona

Glía

Glía

Glía

Disrupción neuronal

Disrupción astroglial

↑ Expresión de R glutamatérgicos↓Transmisión GABAérgica↑Vesículas sinápticas de liberación rápidaAlteración metabolismo energético y lípidos sinápticos

↓ Expresión canales K↓ GAP junctions Disfunción de aquoporinas↑ Adenosina quinasa↓ Glutamina sintasaDisminuye la producción de lactatoDisminuye la recaptación de glutamato

MECANISMOS COMUNES

Epilepsia como ejemplo muy ilustrativo del estudio de las enfermedades neuropediátricas a través de la disfunción sináptica

Necesidad de integrar la neurobiología en nuestros conocimientos clínicos

Visión más “realista” y orientada al tratamiento

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