Vías neuronales detrás de los complejos efectos secundarios sensoriales y motores de la quimioterapia

La discapacidad grave y persistente a menudo socava los beneficios del tratamiento del cáncer para salvar vidas. El dolor y la fatiga, junto con los trastornos sensoriales, motores y cognitivos, son los principales entre la constelación de efectos secundarios que ocurren con los agentes a base de platino que se usan ampliamente en los tratamientos de quimioterapia en todo el mundo.

Un nuevo estudio realizado por investigadores de Georgia Tech en el laboratorio de Timothy C. Cope ha encontrado una vía novedosa para comprender por qué estas condiciones debilitantes ocurren en pacientes con cáncer y por qué los científicos deberían centrarse en todos los posibles procesos neuronales que generan problemas sensoriales o motores en un paciente. cerebro del paciente, incluido el sistema nervioso central, y no solo la «degeneración periférica de las neuronas sensoriales» que ocurre lejos del centro del cuerpo.

Los nuevos hallazgos «Mecanismos del circuito neural de la discapacidad sensoriomotora en el tratamiento del cáncer» se publican en la Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS) y podría afectar el desarrollo de tratamientos efectivos que aún no están disponibles para restaurar las habilidades normales de un paciente para recibir y procesar información sensorial como parte del tratamiento posterior al cáncer, en particular.

Stephen N. (Nick) Housley, investigador postdoctoral en la Facultad de Ciencias Biológicas, el Centro Integrado de Investigación del Cáncer y el Instituto Parker H. Petit de Bioingeniería y Biociencia de Georgia Tech, es el autor principal del estudio. Los coautores incluyen a Paul Nardelli, científico investigador y Travis Rotterman, becario postdoctoral (ambos de la Facultad de Ciencias Biológicas), junto con Timothy Cope, quien se desempeña como profesor con nombramientos conjuntos en la Facultad de Ciencias Biológicas de Georgia Tech y en la Coulter Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Emory y Georgia Tech.

Consecuencias neurológicas

«La quimioterapia, sin duda, influye negativamente en el sistema nervioso periférico, que a menudo se considera el principal culpable de los trastornos neurológicos durante el tratamiento del cáncer», comparte Housley. Sin embargo, dice, para que el sistema nervioso funcione normalmente, tanto el sistema nervioso periférico como el central deben cooperar.

«Esto ocurre a través de la comunicación sináptica entre las neuronas. A través de una elegante serie de estudios, demostramos que esos centros de comunicación en el sistema nervioso central también son vulnerables a los efectos adversos del tratamiento del cáncer», comparte Housley, y agrega que los hallazgos fuerzan «el reconocimiento de la numerosos lugares en todo el sistema nervioso que tenemos que tratar si alguna vez queremos corregir las consecuencias neurológicas del tratamiento del cáncer, porque corregir cualquiera de ellos puede no ser suficiente para mejorar la función humana y la calidad de vida».

«Estas discapacidades siguen sin paliarse clínicamente ni explicarse empíricamente, ya que la investigación se concentra en la degeneración de las neuronas sensoriales periféricas», explica el equipo de investigación en el estudio, «mientras se subestima la posible participación de los procesos neuronales dentro del sistema nervioso central. Los hallazgos actuales demuestran defectos funcionales en las propiedades fundamentales del procesamiento de la información localizado dentro del sistema nervioso central», concluyendo que «sensoriomotoras de larga duración y posiblemente otras discapacidades inducidas por el tratamiento del cáncer son el resultado de defectos neuronales independientes combinados en los sistemas nerviosos central y periférico».

Discapacidades sensoriomotoras y ‘coin’

El equipo de investigación señala que los sobrevivientes de cáncer «clasifican la discapacidad sensoriomotora entre las consecuencias a largo plazo más angustiosas de la quimioterapia. Los trastornos de la marcha, el equilibrio y los movimientos hábiles se asignan comúnmente al daño quimiotóxico de las neuronas sensoriales periféricas sin tener en cuenta el papel determinista que desempeñan los circuitos neuronales que traducen la información sensorial en movimiento», y agregó que este descuido «impide una comprensión mecánica suficiente y contribuye a la ausencia de un tratamiento eficaz para revertir la discapacidad inducida por la quimioterapia».

Cope dice que el equipo resolvió esta omisión «mediante el uso de una combinación de electrofisiología, comportamiento y modelado para estudiar el funcionamiento de un circuito sensoriomotor espinal in vivo» en un modelo de roedor de «neuropatía crónica inducida por oxaliplatino (quimioterapia): COIN .»

Se estudiaron eventos secuenciales clave en la codificación de información «propriosensorial» (piense en la cinestesia: la capacidad del cuerpo para sentir su ubicación, movimientos y acciones) y su traducción de circuitos en los potenciales sinápticos producidos en las motoneuronas.

En las ratas «cOIN», el equipo notó que múltiples clases de neuronas propiosensoriales expresaron disparos defectuosos que redujeron la representación sensorial precisa de las respuestas mecánicas musculares al estiramiento, y agregó que la precisión «se degradó aún más en la traducción de las señales propiosensoriales en potenciales sinápticos como resultado de defectos mecanismos que residen dentro de la médula espinal».

Expresión conjunta, defectos independientes

«Estos defectos secuenciales, periféricos y centrales se combinaron para llevar al circuito sensoriomotor a un colapso funcional que tuvo como consecuencia la predicción de los errores significativos en los comportamientos de movimiento guiados por propiosensorial demostrados aquí en nuestro modelo de rata e informados para personas con COIN», Cope y Housley reporte. «Concluimos que la discapacidad sensoriomotora inducida por el tratamiento del cáncer surge de la expresión conjunta de defectos independientes que ocurren en los elementos periféricos y centrales de los circuitos sensoriomotores».

«Estos hallazgos tienen un amplio impacto en el campo científico y en el manejo clínico de las consecuencias neurológicas del tratamiento del cáncer», dice Housley. «Como médico y científico, puedo imaginar la necesidad urgente de desarrollar conjuntamente pruebas clínicas cuantitativas que tengan la capacidad de identificar qué partes del sistema nervioso de un paciente se ven afectadas por su tratamiento contra el cáncer».

Housley también dice que tener la capacidad de monitorear la función neuronal en varios sitios durante el curso del tratamiento «brindará un biomarcador en el que podamos optimizar el tratamiento, por ejemplo, maximizar los efectos antineoplásicos y minimizar los efectos adversos», y agregó que, a medida que avanzar hacia los tratamientos contra el cáncer de próxima generación, «las pruebas clínicas que pueden monitorear objetivamente aspectos específicos del sistema nervioso serán excepcionalmente importantes para evaluar la presencia de un efecto fuera del objetivo».