Los trasplantes en el sistema nervioso central son una herramienta poderosa para la neurobiología moderna ya que permiten el estudio de aspectos funcionales y anatómicos durante la diferenciación, desarrollo y regeneración de sistemas neuronales, así como para demostrar la importancia de estructuras o neurotransmisores en varias funciones o patologías. La epilepsia es una patología compleja, con etiologías y manifestaciones muy variadas. Un problema esencial es que no se sabe con exactitud, qué tipo celular podría transplantarse para reducir las manifestaciones de la enfermedad. En este sentido los modelos animales pueden ser de utilidad para resaltar la importancia de una estructura o de un sistema de neurotransmisión en el desarrollo de las crisis. En los modelos de epilepsia experimental, el trasplante de células productoras del ácido-gamma-amino-butírico (GABA) en regiones específicas que se consideran involucradas en el proceso de generalización de las crisis, representa una manera de evaluar la participación de este neurotransmisor en este fenómeno. Por medio del trasplante el neurotransmisor se libera directamente en el área de interés de una manera más fisiológica y sostenida que a través de una bomba artificial. La sustancia nigra es un sitio crítico para la generalización de las crisis de tipo epiléptico y el incremento en los niveles de GABA en este núcleo directamente afecta la duración e intensidad de las crisis. De tal manera que el trasplante de células GABAérgicas en esta región, puede redundar en la disminución del número de crisis o en la intensidad de las mismas. Entre las fuentes de tejido para trasplantación en el sistema nervioso está el tejido fetal, que involucra dificultades prácticas y éticas, las células troncales o progenitoras, el tejido obtenido de otras especies, por ejemplo tejido porcino y las líneas celulares modificadas genéticamente, que pueden expresar genes de interés terapéutico. Los avances recientes en la biología molecular y celular han brindado nuevos métodos a través de los cuales se pueden modificar y seleccionar las características de estas líneas celulares. En el laboratorio contamos con líneas celulares que se obtuvieron del estriado de la rata en desarrollo y se inmortalizaron usando un vector retroviral sensible a la temperatura y las cuales más adelante fueron transfectadas con el ADNc humano de la glutamato descarboxilasa (GAD67h), la enzima responsable de la síntesis de GABA. De las clonas obtenidas se eligió una que mostraba la producción más elevada de GABA, la clona M213-2O CL-4. El trabajo que se ha llevado a cabo en el laboratorio ha mostrado que los trasplantes de la clona M213-2O CL-4 reducen el número de crisis inducidas por ácido kaínico en un modelo agudo y en un modelo crónico de crisis espontáneas reduce el número de animales con crisis generalizadas. El mecanismo a través del cual los trasplantes ejercen su efecto no se conoce todavía. Castillo y cols. (2008) demostró un incremento en los niveles totales de GABA en el área del trasplante, lo que sugiere que es precisamente el incremento local de este neurotransmisor, el responsable del efecto anti epiléptico. Sin embargo se conoce muy poco acerca de las características neuroquímicas y fisiológicas de estas células, aunque hay datos que indican que liberan GABA en respuesta a un estímulo despolarizante. El propósito de este proyecto es caracterizar a esta línea celular in vivo e in vitro con la finalidad de explicar los posibles mecanismos que subyacen al efecto funcional de los trasplantes intranigrales. Este proyecto tiene dos objetivos principales, primero caracterizar la liberación de GABA in vitro, evaluar qué funciones tipo GABAérgico poseen estas líneas celulares y usando técnicas de electrofisiología determinar si éstas células son excitables y si se integran a circuitos neuronales. Segundo, evaluar si los trasplantes de células productoras de GABA en la sustancia nigra liberan GABA in vivo y por ende pueden modificar los niveles de GABA en los núcleos blanco de la sustancia nigra, en particular en el colículo superior. Este trabajo redundará en un mayor conocimiento sobre las ventajas y desventajas de la terapia celular como estrategia para administrar moléculas con valor terapéutico. Las aportaciones específicas serán la evaluación de las características neuroquímicas y fisiológicas del trasplante, in vitro e in vivo. Ninguno de los estudios que evalúan el efecto de trasplantes de líneas celulares modificadas, ha medido estos parámetros, por lo que este estudio brindará información novedosa y relevante que permitirá evaluar de manera más completa el potencial de este tipo de intervenciones.

La epilepsia es uno de los desórdenes neurológicos más comunes que afecta aproximadamente al 1% de la población en México, según estimaciones de la Secretaría de Salud. Es una enfermedad de etiología diversa que resulta en la descarga anormal de grupos neuronales cerebrales cuya manifestación son crisis recurrentes no provocadas. Se considera que a esta descarga anormal subyace un desequilibrio entre la activación y la inhibición de circuitos neuronales (Jacobs et al., 2001). La evidencia clínica y experimental indica que el neurotransmisor inhibitorio por excelencia en el sistema nervioso central, el ácido gamma- amino butírico (GABA), juega un papel importante tanto en el mecanismo, como en el tratamiento de la epilepsia (Treiman, 2001). En particular, la administración de agonistas GABAérgicos en el mesencéfalo evita las convulsiones sin aumentar la actividad mediada por GABA indiscriminadamente y sin alterar la función motora o el alertamiento (Iadarola y Gale, 1982). Al parecer las sinapsis en la sustancia nigra representan un mecanismo de control importante para inhibir la propagación de las crisis generalizadas (Iadarola y Gale, 1982). Asimismo el trasplante de tejido fetal en el hipocampo, reduce las crisis inducidas por ácido kaínico (Rao, y cols., 2007) y esta zona se considera el sitio de inicio de las crisis motoras inducida por esta sustancia excitotóxica (Ben-Ari y Cossart, 2000). Es posible entonces, que en modelos experimentales de epilepsia se pudieran suprimir las crisis usando trasplantes de células liberadoras de GABA en el foco epiléptico (donde hay un mayor déficit de transmisión GABAérgica), o en sitios que contribuyen al inicio o a la generalización de las crisis (como lo es la sustancia nigra pars reticulata, o el hipocampo). Una de las ventajas de los trasplantes es que la liberación del neurotransmisor podría estar controlada por la actividad sináptica de las células adyacentes y por ende estar bajo control fisiológico. Aunque los modelos animales de epilepsia no brindan la compleja etiología y la variedad de síntomas identificados en los seres humanos, las semejanzas entre ambos fenómenos han permitido utilizarlos para determinar las bases moleculares y los mecanismos celulares de la epileptogénesis y su relación con el daño cerebral (Ben Ari y Cossart, 2000). Para que continúe el progreso en la terapéutica de la epilepsia y con el fin de llegar en algún momento a lo que Jacobson y cols. (2001) proponen, es decir, la curación de la epilepsia, uno de los prerrequisitos esenciales es el contar con modelos animales (Löscher, 2002) y describir las características del trasplante que mejor predigan el efecto terapéutico, con el fin de establecer nuevas hipótesis de trabajo que permitan producir mejores líneas celulares. Para poder utilizar los trasplantes celulares como una estrategia clínica en el tratamiento de enfermedades del sistema nervioso central es de vital importancia entender la manera en que las células trasplantadas actúan en el cerebro, por consiguiente el propósito del presente trabajo es conocer las propiedades neuroquímicas y fisiológicas de las células que al ser trasplantadas en el cerebro huésped le permiten integrarse morfológica y funcionalmente a los circuitos neuronales del cerebro para dar paso a modificaciones en la conducta de los animales.