El estudio de modelos neurobiológicos en la fisiopatología del trastorno bipolar es complejo y no ha permitido, hasta la fecha, identificar un modelo válido que justifique la etiopatogenia del trastorno. El estudio de los diferentes niveles de análisis ha permitido conocer alteraciones genéticas, neuroquímicas, estructurales y funcionales pero no ha identificado las causas primarias y específicas del trastorno. El sistema serotoninérgico constituye el sistema de neurotransmisión más estudiado aunque el escaso número de trabajos, la heterogeneidad metodológica de los mismos y la ausencia de un control estricto en relación a los factores que interfieren en los resultados hacen difícil extraer conclusiones definitivas. La similitud entre el transportador de 5HT en plaquetas y neuronas presinápticas nos aportan un elemento muy útil para evaluar este sistema de neurotransmisión a nivel periférico. Existen ligandos (3H-imipramina, 3H-paroxetina) que se fijan específicamente en las terminales nerviosas serotoninérgicas presinápticas y la determinación de sus lugares de unión constituye un atractivo modelo para el estudio de la función serotoninérgica. Los receptores 5HT2 post-sinápticos permiten ampliar este modelo a nivel postsináptico.1) OBJETIVO GENERAL Estudiar la función serotoninérgica plaquetaria a nivel de los lugares de unión de 3H-imipramina, 3H-paroxetina y de los receptores 5HT2 en el trastorno bipolar tipo I y en comparación con una muestra control.2) OBJETIVOS ESPECÍFICOSComparar los parámetros de función serotoninérgica plaquetaria que aparecen en el curso de la enfermedad bipolar con los hallados en una muestra de sujetos control. El mismo objetivo se plantea entre depresión bipolar y grupo control; manía bipolar y grupo control así como entre depresión bipolar y manía bipolar. Se intentará correlacionar las alteraciones serotoninérgicas con variables clínicas de curso previo, curso actual o curso prospectivo a corto plazo.Criterios de inclusión de los casos:Edad entre 18 y 65 años.Criterios DSM-IV para trastorno bipolar tipo I (episodio depresivo, episodio maníaco).Ausencia fármacos que interfieren con el estudio.3) RESULTADOS.Tamaño muestral: 110 sujetos.70 casos (35 episodios depresivos, 35 episodios maníacos): 33 varones (47'1%), 37 mujeres (52'9%).40 controles: 17 varones (42'5%), 23 mujeres (57'5%).Los principales resultados se recogen en las siguientes conclusiones: (se puede ampliar esta información consultando el ejemplar completo de la tesis doctoral)-El trastorno bipolar tipo I se caracteriza por una disminución en la densidad de los lugares de unión de 3H imipramina y un incremento en el número de los receptores 5HT2 (el número de episodios previos, el patrón de inicio o evolución y los antecedentes de tentativas autolíticas son características clínicas relacionadas con estas disfunciones serotoninérgicas).-La depresión en el contexto de un TB I se caracteriza por presentar un marcado descenso en el número de los lugares de unión de 3H imipramina y un aumento de la densidad de los receptores 5HT2 (la duración, la intensidad...)

Los pesticidas organoclorados (POCs) son compuestos altamente persistentes en el medio ambiente y dada su capacidad de acumularse en los tejidos grasos animales se biomagnifican a lo largo de la cadena trófica. Estos contaminantes ambientales son antagonistas del receptor GABAA, lo que les confiere sus propiedades convulsivas tras una intoxicación aguda. En este estudio hemos planteado la hipótesis de que la exposición prolongada al pesticida dieldrín en cultivos primarios de neuronas corticales podría alterar la funcionalidad, expresión o localización de los receptores de glutamato como consecuencia del bloqueo mantenido del receptor GABAA. La exposición durante 6 días in vitro a una concentración no citotóxica (60nM) de dieldrín produjo la internalización de los receptores NMDA que contienen la subunidad NR2B (NR1/NR2B), pero no NR2A, y disminuyó también los niveles del receptor metabotrópico de glutamato 5 (mGluR5). El tratamiento con los neuroesteroides estradiol o alopregnanolona previno la reducción de los receptores NR1/NR2B en la membrana inducida por el dieldrín. Además, la exposición prolongada a 200nM dieldrin disminuyó la expresión génica de NR2A, efecto que fue revertido sólo por alopregnanolona. En neuronas corticales maduras, el dieldrín causó el truncamiento de NR2B mediado por las calpaínas y redujo la interacción de ésta subunidad con SAP102, efecto de nuevo prevenido por alopregnanolona. A pesar de que ambas hormonas restauraron la funcionalidad del receptor NMDA, alopregnanolona (pero no estradiol) revirtió tanto la inhibición del receptor GABAA como la muerte neuronal causadas por el dieldrín. Posteriormente, estudiamos los efectos de dieldrín, endosulfán y lindano sobre los receptores de estrógenos (ER) en cultivos primarios de neuronas corticales y de células granulares de cerebelo (CGC). Todos ellos inhibieron la unión de [3H]-estradiol en ambos tipos neuronales, siendo el dieldrín en CGC aquel con mayor afinidad sobre el ER. Además, dieldrín y endosulfán causaron un aumento de la fosforilación de Akt en neuronas corticales, efecto que fue inhibido por el antagonista de ERβ, PHTPP. En cambio, la fosforilación de Akt y ERK1/2 inducida por dieldrín en CGC fue mediada por la activación múltiple de ERα, ERβ, y GPR30. El lindano inhibió el efecto del estradiol sobre estas kinasas. En neuronas corticales, los tres pesticidas activaron ERK1/2 a través de los receptores GABAA y de glutamato. La exposición a largo plazo a los POCs redujo los niveles de ERα pero no de ERβ. Finalmente, comparamos la neurotoxicidad de los POCs en CGC y neuronas corticales. El dieldrín y el endosulfán fueron más tóxicos que el lindano en ambos cultivos. Se observó también que las CGC maduras son más sensibles que las neuronas corticales a la neurotoxicidad inducida por los POCs. Por el contrario, las neuronas corticales inmaduras, especialmente las glutamatérgicas, fueron más susceptibles a la exposición prolongada a concentraciones bajas de estos pesticidas. Además, la fosforilación de Akt y ERK1/2 se vio disminuida tras 24 horas de exposición a dieldrín o endosulfan en CGC. El tratamiento con estradiol e insulina previno la muerte apoptótica mediada por caspasa-3 causada por estos pesticidas a través de la activación conjunta de ERK1/2 y Akt. Este trabajo confirma que el bloqueo permanente del receptor GABAA por dieldrín provoca una reducción de la neurotransmisión glutamatérgica, lo que podría afectar a funciones cerebrales como la memoria y el aprendizaje. Además, los POCs son capaces de mimetizar o inhibir algunas de las acciones no genómicas del estradiol, lo que puede interferir con la señalización fisiológica de esta hormona en el cerebro. Este estudio revela también la susceptibilidad específica de las neuronas glutamatérgicas frente a la exposición prolongada a estos contaminantes y desvela los mecanismos moleculares por los cuales los POCs producen la muerte de estas neuronas.

INTRODUCCIÓN. El sistema hipocretina/orexina es un sistema neurotransmisor hipotalámico con funciones promotoras de la vigilia. La narcolepsia, enfermedad caracterizada por una excesiva somnolencia diurna y manifestaciones anormales del sueño REM, presenta una deficiencia funcional de este sistema evaluada mediante estudios anatomopatológicos y por la determinación de hipocretina-1 en líquido cefalorraquídeo (LCR). En el presente estudio se evalúa el estado del sistema hipocretina / orexina en hipersomnias de origen central mediante la determinación de hipocretina-1 en LCR, así como la posible relación del sistema con la fisiopatología de la narcolepsia sobre la base de una probable etiología autoinmune evaluando la presencia de anticuerpos contra el hipotálamo en suero y LCR de pacientes con narcolepsia.PACIENTES Y MÉTODOS: En el primer trabajo se evalúan 32 pacientes con narcolepsia-cataplejía, 11 pacientes con narcolepsia sin cataplejía, y 8 pacientes con hipersomnia idiopática mediante un estudio clínico, electrofisiológico y biológico determinando la positividad para el alelo HLA DQBQ*0602 y los niveles de hipocretina-1 en LCR por un radioinmunoanálisis directo. En el segundo trabajo se evalúa la hipótesis autoinmune en muestras de pacientes narcolépticos deficientes en hipocretina mediante la detección de anticuerpos antihipotalámicos específicos por técnicas de inmunohistoquímica y por el cribaje de una librería de ADN complementario de hipotálamo de rata. En los trabajos 3 y 4 se estudia el posible papel del sistema hipocretina en enfermedades del sistema nervioso central que cursan con trastornos del sueño y la vigilia, concretamente en 6 pacientes con distrofia miotónica tipo I (DMI) de Steinert y en 5 pacientes con insomnio letal familiar (ILF). RESULTADOS: En el trabajo 1, los pacientes con hipersomnia central presentaron un gradiente continuo en su presentación clínica, electrofisiológica y biológica. Los pacientes con narcolepsia-cataplejía presentaron unos niveles deficientes de hipocretina-1 en más del 90% de casos, y todos aquellos pacientes con deficiencia del neurotransmisor fueron HLA positivos. En el trabajo 2, ninguno de los dos métodos utilizados detectó anticuerpos contra el hipotálamo en suero y LCR de pacientes narcolépticos con deficiencia en hipocretina-1. El sistema hipocretina mostró unos niveles reducidos en LCR en comparación con controles sanos en pacientes con DMI e hipersomnia (trabajo 3), y unos niveles dentro de la normalidad en pacientes con ILF (trabajo 4).CONCLUSIÓN: 1) La distribución solapada de variables clínicas, electrofisiológicas y biológicas en las hipersomnias centrales puede dificultar el diagnóstico diferencial de las mismas. La determinación de hipocretina-1 puede ayudar en el diagnóstico de estas entidades a favor de la narcolepsia-cataplejía. 2) La hipótesis autoinmune en la narcolepsia, aunque no excluida, no se sustenta por nuestro estudio. 3) El sistema hipocretina podría estar implicado en la hipersomnia central que presentan los pacientes con enfermedad de Steinert. 4) Una disfunción del sistema hipocretina no justificaría los trastornos del sueño y la vigilia encontrados en el insomnio letal familiar. / INTRODUCTION: The hypocretin / orexin system is a hypothalamic neurotransmitter system with a role in wakefulness maintenance. Narcolepsy is a disorder with a probable autoimmune etiology characterized by excessive diurnal somnolence, REM sleep dysregulation, and a functional hypocretinergic deficiency. The status of the hypocretin system in central hypersomnias is evaluated in this study by CSF Hypocretin-1 (Hcrt-1) determination. In addition, the autoimmune hypothesis in this disorder was evaluated by the determination of specific hypothalamic antibodies in serum and CSF of narcoleptic patients.PATIENTS AND METHODS: In the first study, patients with narcolepsy-cataplexy (n=32), narcolepsy without cataplexy (n=11) and idiopathic hypersomnia (n=8) were evaluated by clinical interview and by an electrophysiologic study. HLA DQB1*0602 and CSF Hcrt-1 levels were determined in all patients. The second study analyzed the presence of specific hypothalamic antibodies in serum and CSF of narcoleptic patients by immunohistochemistry and by a serological screening of a cDNA rat hypothalamic library. The studies third and fourth assessed the possible role of the hypocretin system in the sleep disorders found in myotonic dystrophy type I (6 patients) and fatal familial insomnia (5 patients).RESULTS: The clinical, electrophysiological and biological presentation of patients with central hypersomnias was characterized by a continuum spectrum between them. CSF Hcrt-1 levels were deficient in more than 90% of narcolepsy-cataplexy patients and all patients with low CSF Hcrt-1 levels were HLA positive. Hypothalamic antibodies were not detected in the second study by any of the methods performed. CSF Hcrt-1 levels were reduced in patients with myotonic dystrophy and hypersomnia but were normal in fatal familial insomnia.CONCLUSION:1) The differential diagnosis of central hypersomnias is sometimes difficult due to their overlapping presentation. The measurement of CSF Hcrt-1 levels may be helpful for diagnosis in selected cases. 2) The autoimmune hypothesis in narcolepsy, although not excluded, was not supported by our study. 3) Patients with myotonic dystrophy type I and hypersomnia may have a dysfunction of the hypocretinergic system. 4) This neurotransmitter system is not involved in the sleep disorders found in patients with fatal familial insomnia.

En el contexto de la técnica de SPECT, la simulación Monte Carlo es una herramienta que permite profundizar en el fundamento físico de la formación de la imagen, evaluando diversos aspectos que serían muy difíciles de medir experimentalmente. Monte Carlo es un método estadístico que parte del seguimiento de partículas, generadas aleatoriamente, en una distribución tridimensional. Este seguimiento se hace incluyendo toda la física implicada, modelizada con unas funciones de probabilidad para las diferentes interacciones posibles. Este método se utiliza en diversas especialidades relacionadas con la interacción radiación ionizante-materia como son la medicina nuclear, radioterapia, dosimetría y protección radiológica.Esta herramienta se empleará en dos aplicaciones: 1) Cuantificación de estudios de SPECT de neurotransmisión y 2) Localización del foco epileptógeno en el contexto de la epilepsia farmacorresistente.A) Cuantificación de estudios de SPECT de neurotransmisión:El estudio de los sistemas de neurotransmisión cerebral tiene una gran importancia en el diagnóstico de enfermedades neurológicas y psiquiátricas. En concreto, la disfunción del sistema dopaminérgico presináptico está relacionado con la Enfermedad de Parkinson. La valoración visual es a menudo suficiente para valorar las imágenes del transportador de dopamina (DAT), pero una cuantificación de las imágenes permitiría hacerla menos dependiente del observador. Los valores cuantitativos están afectados por la degradación de las imágenes debido a los efectos asociados a la interacción radiación-materia, a los efectos relacionados con la respuesta del sistema colimador/detector y al efecto de volumen parcial. Para alcanzar la cuantificación exacta de estas imágenes es necesario desarrollar algoritmos de reconstrucción y métodos de corrección de cada uno de los efectos degradantes que afectan a la técnica de SPECT. Para evaluar la fiabilidad y la exactitud de los algoritmos de reconstrucción y de los métodos de cuantificación se puede hacer uso de las técnicas de simulación Monte Carlo. Por medio de la simulación de maniquíes numérico se puede evaluar la exactitud de un método de cuantificación comparando los valores teóricos (del maniquí) con los valores calculados (en la imagen reconstruida).B) Localización del foco epileptógeno:Las crisis epilépticas parciales se caracterizan por presentar un origen focal y porque tienen una elevada farmacorresistencia, por lo que se plantea la búsqueda de otras alternativas terapéuticas. Una posibilidad es el tratamiento quirúrgico extrayendo el foco sin que se produzcan déficits neurológicos significativos. Por este motivo la detección y correcta localización del foco es fundamental para valorara la posibilidad de cirugía en estos pacientes. El método SISCOM permite localizar el foco mediante el registro de dos estudios de SPECT (ictal e interictal) para detectar los cambios de perfusión y esta información funcional registrarla con la imagen de resonancia magnética, que aporta el detalle estructural y así permite localización del foco detectado. La evaluación cuantitativa de los algoritmos de registro empleados en la técnica requiere el conocimiento de una transformación geométrica de referencia. Para obtener esta transformación algunos estudios emplean marcadores externos, otros marcos estereotácticos o el cálculo de la transformación geométrica a partir de los resultados de registros intermedios. Una manera de conseguir este gold standard es por medio de la simulación realista de datos de SPECT.

DE LA TESIS:Una de las consecuencias de los avances científicos y tecnológicos del ultimo siglo es el aumento de esperanza de vida en las sociedades modernas lo que, en términos demográficos, se traduce en un incremento en la media de edad de la población. Sin embargo, este envejecimiento progresivo comporta una mayor incidencia en la sociedad de enfermedades que se manifiestan a edades avanzadas, destacando las que afectan al sistema nervioso central como la enfermedad de Alzheimer o la de Parkinson. El dramático incremento en la incidencia de este tipo de enfermedades se ha traducido en una sensibilización social frente a ellas, así como en un creciente interés en el estudio de los procesos neurodegenerativos asociados a la edad y en su posible tratamiento.La etiología de la muerte neuronal en los procesos de neurodegeneración continúa siendo un enigma por descifrar pero cada vez se sabe más acerca de las causas y trastornos que la envuelven. Un factor que parece estar implicado directamente en estos procesos es el glutamato, el neurotransmisor excitador mayoritario del sistema nervioso central. La paradoja de ésta molécula estriba en que a pesar de estar implicada en procesos fisiológicos normales como el aprendizaje, la memoria o la construcción de conexiones sinápticas durante el desarrollo, también puede ser tóxica para las neuronas. El glutamato juega un papel central en muchos procesos neurodegenerativos y está implicado en patologías tan diversas como la corea de Huntington, la epilepsia, el daño cerebral isquémico o la enfermedad de Alzheimer. El modo mediante el que el glutamato ejerce su función tóxica consiste en la sobreactivación de sus receptores sinápticos, provocando una serie de fenómenos patológicos que llevan a la muerte de la neurona y que son conocidos con el nombre de excitotoxicidad. El mecanismo por el que todo esto sucede es todavía objeto de estudio.Dentro de este marco, los objetivosprincipales sobre los que se fundamenta el trabajo aquí expuesto eran:- Caracterizar en términos histológicos, bioquímicos y funcionales la lesión excitotóxica de la rata creada en la vía septohipocampal por la microinyección en el septo medio de un agonista de los receptores del glutamato (el ácido a-amino-3-hidroxi-5-metilsoxazol-4-propiónico, o AMPA) y comparar los efectos provocados en función de la dosis administrada con los que aparecen en función del tiempo postlesión transcurrido.- Bajo las condiciones de neurodegeneración seleccionadas, estudiar in vivo las respuestas adaptativas de los sistemas de activación e inhibición hipocampales controlados por los núcleos de la región septal para así establecer la relevancia de cada sistema en este modelo animal.- De forma paralela y en otro modelo animal de aprendizaje y memoria en el que previamente se habían caracterizado variaciones de los receptores hipocampales del glutamato, nos propusimos estudiar el origen celular del aumento de receptores AMPA asociados al deterioro cognoscitivo provocado por el envejecimiento.- Investigar la posible relación entre la vulnerabilidad humana a la hipoxiaisquemia durante el periodo perinatal, la calcificación cerebral en el mismo periodo y su evolución, con el fin de establecer posibles paralelismos con la lesión excitotóxica inducida en nuestro modelo en diferentes condiciones de dosis y tiempo.- Analizar los mecanismos moleculares que puedan estar interrelacionados para dar lugar tanto a la formación de precipitados intracelulares de calcio como a la progresividad del proceso neurodegenerativo.