Inducir la epilepsia postraumática en un modelo de ratón de lesión cerebral traumática difusa repetitiva

Cada año, TBI afecta a unos 60 millones de personas en todo el mundo. Las personas afectadas tienen un mayor riesgo de desarrollar epilepsia, que puede manifestarse años después de la lesión inicial. Aunque los TBI graves se asocian con un mayor riesgo de epilepsia, incluso la TBI leve aumenta la probabilidad de que un individuo desarrolle epilepsia^1,2,3,4. Todos los TBI se pueden clasificar como focales, difusos o una combinación de ambos. La lesión cerebral difusa, presente en muchos TMI, si no en todos, es el resultado de tejidos cerebrales de diferentes densidades que se cortan entre sí debido a la desaceleración de la aceleración y las fuerzas de rotación. Por definición, la lesión difusa sólo se produce de forma aislada en lesiones cerebrales leves/concusivas no penetrantes, en las que no se pueden ver lesiones cerebrales en las exploraciones por tomografía computarizada⁵.

Actualmente hay dos problemas críticos en el manejo de pacientes que tienen, o están en riesgo de, desarrollar epilepsia post-traumática (TEP). La primera es que una vez que la ETE se ha manifestado, las convulsiones son resistentes a los medicamentos antiepilépticos disponibles (DeA)⁶. En segundo lugar, los DEA son igualmente ineficaces para prevenir la epileptogénesis, y no existen enfoques terapéuticos alternativos eficaces. Para hacer frente a este déficit y encontrar mejores dianas terapéuticas y candidatos para el tratamiento, será necesario explorar nuevos mecanismos celulares y moleculares en la raíz de PTE^6.

Una de las características destacadas de la epilepsia postraumática es el período latente entre el evento traumático inicial y la aparición de convulsiones espontáneas, no provocadas y recurrentes. Los eventos que ocurren dentro de esta ventana temporal son un foco natural para los investigadores, ya que esta ventana de tiempo podría permitir el tratamiento y la prevención de la ETE por completo. Los modelos animales se utilizan más comúnmente para esta investigación porque ofrecen varios beneficios distintos, no menos importante de los cuales es que el monitoreo continuo de pacientes humanos sería a la vez poco práctico y costoso en tales períodos potencialmente largos de tiempo. Además, los mecanismos celulares y moleculares en la raíz de la epileptogénesis sólo se pueden explorar en modelos animales.

Se prefieren modelos animales con convulsiones postraumáticas espontáneas y epilepsia sobre los modelos en los que las convulsiones son inducidas después de TBI por medios menos relevantes fisiológicamente, como por chemoconvulsantes o estimulación eléctrica aguda, crónica o por leña. Los modelos espontáneos de convulsiones postraummáticas prueban cómo TBI modifica la red cerebral saludable que conduce a la epileptogénesis. Los estudios con estimulación adicional después de tAT evalúan cómo la exposición a TBI reduce el umbral de convulsiones y afecta la susceptibilidad a las convulsiones. Las ventajas de los modelos animales con convulsiones inducidas químicamente o con estimulación eléctrica están en el ensayo de los mecanismos específicos de refractoridad a los DEA y la eficacia de los DEA existentes y nuevos. Sin embargo, el grado de pertinencia y traducción de estos datos a los seres humanos puede ser ambiguo⁷ debido a lo siguiente: 1) los mecanismos de incautación pueden ser diferentes de los inducidos por TBI por sí solo; 2) no todos estos modelos conducen a convulsiones espontáneas⁷; 3) las lesiones creadas por el propio agente convulsivo, con la cánula necesaria para su parto, o estimulando la colocación de electrodos en estructuras de profundidad (por ejemplo, el hipocampo o la amígdala) ya pueden causar un aumento de la susceptibilidad a las convulsiones e incluso potenciales de campo epilepciforme del hipocampo^7. Además, algunos agentes convulsivos (es decir, ácido kainic) producen lesiones y esclerosis directas del hipocampo, que no es típica después de la TBI difusa.

Hasta hace poco, sólo existían dos modelos animales de epilepsia postraumática: impacto cortical controlado (CCI, focal) o lesión por percusión fluida (FPI, focal y difusa)⁸. Ambos modelos resultan en lesiones focales grandes junto con pérdida de tejido, hemorragia y gliosis en roedores^8. Estos modelos imitan la epilepsia postraumática inducida por lesiones focales grandes. Un estudio reciente demostró que el TBI difuso repetido (3x) es suficiente para el desarrollo de convulsiones espontáneas y epilepsia en ratones, incluso en ausencia de lesiones focales^9,añadiendo un tercer modelo de ETE de roedores con convulsiones recurrentes espontáneas confirmadas. Este nuevo modelo imita los cambios celulares y moleculares inducidos por la TBI difusa, representando mejor a la población humana con TMI leves y conmovedores. En este modelo, el período latente de tres semanas o más antes de la aparición de la convulsión y la aparición de convulsiones tardías, espontáneas y recurrentes permite investigar las causas profundas de la epileptogénesis postraumática, probar la eficacia de los enfoques preventivos y los nuevos candidatos terapéuticos después de la aparición de la convulsión, y tiene potencial para el desarrollo de biomarcadores de epileptogénesis postraumática porque aproximadamente la mitad de los animales desarrollan epilepsia postraumática.

La elección del modelo animal para el estudio de la epilepsia postraumática depende de la cuestión científica, el tipo de lesión cerebral investigada y qué herramientas se utilizarán para determinar los mecanismos celulares y moleculares subyacentes. En última instancia, cualquier modelo de epilepsia postraumática debe demostrar tanto la aparición de convulsiones espontáneas después de TBI como un período de latencia inicial en un subconjunto de animales TBI, porque no todos los pacientes que incurren en un TBI van a desarrollar epilepsia. Para ello, en este protocolo se utiliza la electroencefalografía (EEG) con adquisición simultánea de vídeo. Comprender los aspectos técnicos detrás del hardware y los enfoques de adquisición de datos es fundamental para una interpretación precisa de los datos. Los aspectos críticos del hardware incluyen el tipo de sistema de grabación, el tipo de electrodos (tornillo o cable de alambre) y el material del que están hechos, la adquisición de vídeo sincronizado (como parte del sistema EEG o de terceros) y las propiedades del sistema informático. Es imperativo establecer los parámetros de adquisición adecuados en cualquier tipo de sistema dependiendo del objetivo del estudio, eventos EEG de interés, método de análisis adicional y sostenibilidad del almacenamiento de datos. Por último, debe tenerse en cuenta el método de configuración de electrodos (montaje), ya que cada uno tiene ventajas y desventajas y afectará a la interpretación de los datos.

Este protocolo detalla cómo utilizar el modelo de caída de peso Marmarou modificado^10,11 para inducir lesiones difusas que resultan en convulsiones espontáneas, no provocadas y recurrentes en ratones, describe enfoques quirúrgicos para adquirir un EEG de vídeo continuo y multicanal y multicanal mediante montaje monopolar, bipolar o mixto.