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Articulo de referencia

Desplazamiento despolarizante paroxístico

En neurología , un cambio despolarizante paroxístico ( PDS ) o cambio despolarizante es el correlato celular de la actividad de espigas interictales ("inter" significa entre, e ...

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En neurología , un cambio despolarizante paroxístico ( PDS ) o cambio despolarizante es el correlato celular de la actividad de espigas interictales ("inter" significa entre, e "ictal" significa crisis) observada en el electroencefalograma (EEG) entre crisis en pacientes epilépticos, y es un sello distintivo de la manifestación celular de la epilepsia . [ 1 ] [ 2 ] Se sabe poco sobre el inicio, la propagación y la terminación del PDS, pero se han recopilado conocimientos sobre su comportamiento a lo largo de años de investigación. [ 2 ] Los PDS se caracterizan por un gran y prolongado cambio positivo en el potencial eléctrico de la membrana celular de una neurona , también llamado " despolarización ". Estas despolarizaciones son grandes y persisten el tiempo suficiente para producir ráfagas de potenciales de acción en la neurona, seguidas de un período de "hiperpolarización ", que silencia la célula y evita la generación de más potenciales de acción hasta el siguiente evento. Si bien la PDS de una sola célula no produce suficiente actividad neuronal para generar espigas interictales , la generación combinada de PDS a partir de múltiples células puede dar lugar a espigas interictales, que aparecen como descargas breves y anormales de actividad eléctrica en los EEG. [ 1 ] Las PDS y las espigas interictales se han relacionado con la actividad epiléptica y pueden utilizarse para localizar focos epilépticos para opciones de tratamiento quirúrgico en pacientes epilépticos resistentes a fármacos, localizando dónde se producen las espigas para dirigir el tratamiento a áreas específicas del cerebro.

Características electrofisiológicas de PDS

Fases de un cambio despolarizante paroxístico (PDS) que incluyen (a) Despolarización rápida, (2) Estallido de potencial de acción , (3) Meseta de despolarización y (4) Terminación.

Iniciación

El inicio de un PDS ocurre cuando un potencial postsináptico excitatorio gigante (EPSP) impulsa la despolarización de la neurona. [ 2 ] Esta despolarización inicial está asociada con canales iónicos que permiten la entrada de sodio, a través de canales iónicos mediados por el receptor AMPA . Se ha demostrado que la inhibición de estos canales con antagonistas de AMPA como CNQX suprime la actividad PDS. [ 3 ] Esta despolarización aumenta sustancialmente por la desinhibición, un estado en el que se bloquea la inhibición de la despolarización. En el caso del PDS, la desinhibición se ha vinculado al receptor GABA A . [ 2 ] También se ha demostrado que prevenir la inhibición de la despolarización mediante la aplicación de fármacos como la penicilina o la bicuculina , que bloquean la inhibición por el GABA A , indujo PDS tanto in vivo como in vitro. [ 4 ] [ 5 ] La desinhibición o la sobreexcitación, cuando ocurren de forma individual o simultánea, pueden conducir a una suma de estímulos despolarizantes y a una despolarización rápida y descontrolada.

Fase de meseta

Esta despolarización inicial puede ir seguida de un mantenimiento prolongado del estado despolarizado, lo que resulta en una "meseta" de potencial en los trazados electrofisiológicos de cambios en el potencial de membrana medidos por patch clamp , registro de célula completa u otros métodos. La fase de meseta es una característica definitoria de PDS, y el mantenimiento prolongado de la meseta despolarizante se ha relacionado con una mayor producción de espigas interictales y generación de convulsiones. [ 2 ] [ 1 ] El potencial de meseta de PDS se mantiene mediante una combinación de potenciales sinápticos ( EPSPsl , IPSPs ) y conductancias iónicas (corriente de sodio persistente y corriente de calcio de alto umbral). Esta corriente de calcio se ha conectado con la activación de los canales mediados por el receptor NMDA , [ 6 ] ya que su bloqueo de magnesio se libera por la despolarización, permitiendo el calcio en la célula; y los canales de calcio de tipo L [ 7 ] que son sensibles a estados de alta despolarización, permitiendo aún más calcio en la célula.

Ráfagas de potencial de acción

Como resultado de la rápida despolarización más allá del potencial umbral y el mantenimiento de la despolarización durante la fase de meseta, los registros de la actividad PDS muestran ráfagas de potenciales de acción, como se espera de una neurona despolarizada más allá del umbral. Estos potenciales de acción son intensos y ocurren con frecuencia al principio, pero disminuyen en amplitud y separación temporal a medida que persiste la fase de meseta. [ 2 ]

Terminación

La terminación de un PDS implica muchos mecanismos, incluidos los canales de potasio dependientes de calcio , los receptores GABA A ionotrópicos (sensibles al voltaje) , los receptores GABA B metabotrópicos (activados por ligando) , la bomba de sodio-potasio y otros canales de potasio, que sirven para repolarizar la membrana, desplazando el potencial en la dirección negativa. La terminación puede ir seguida de un período de hiperpolarización antes de volver al potencial de membrana en reposo [ 2 ] l.

La imposibilidad de terminar un PDS se asocia con un aumento de la epileptogénesis y puede estar relacionada con la actividad convulsiva. [ 1 ]

Generación de PDS sináptica frente a no sináptica

En general, la despolarización sináptica (PDS) puede iniciarse mediante potenciales postsinápticos excitatorios ( EPSP) , y el potencial de meseta de la PDS se mantiene mediante una combinación de potenciales sinápticos (EPSP, IPSP ) y conductancias iónicas (corriente de sodio persistente y corriente de calcio de alto umbral). La hiperpolarización posterior a la PDS está regulada por múltiples corrientes de potasio, activadas por la entrada de calcio o sodio, así como por la corriente de fuga. El siguiente ciclo de despolarización se inicia tanto por el impulso sináptico como por la corriente IH activada por la hiperpolarización.

En contraste, existe un mecanismo no sináptico de PDS. El desenmascaramiento de la corriente de sodio persistente en presencia de bloqueadores de canales de calcio ha sido bien estudiado. Es probable que los bloqueadores de canales de calcio bloqueen los canales de calcio activados por voltaje y ligando, afectando así el canal de potasio activado por calcio en sistemas modelo de invertebrados . El inicio de PDS sin bloquear ningún canal es mucho más frecuente en neuronas de mamíferos , por ejemplo, neuronas talamocorticales , neuronas piramidales CA3 y algunas neuronas hipotalámicas. La posibilidad de descarga espontánea en estas neuronas está implicada en la regulación de la secreción hormonal. La importancia de PDS puede aumentar la relación señal-ruido y desempeñar un papel vital en el procesamiento de la información , plasticidad sináptica . En contraste, los PDS podrían ser generados por estimulación eléctrica o química de neuronas individuales. Dependiendo del influjo de iones , los PDS pueden ser categorizados teóricamente en dos tipos. La PDS dependiente de Ca 2+ requiere la entrada de Ca 2+ mientras que se presume que la PDS dependiente de Na + no es sináptica. [ 8 ] [ 9 ]

Se supone que el PDS encontrado en invertebrados como Helix y vertebrados superiores se genera predominantemente por la activación del receptor AMPA , lo que posteriormente conduce a la activación del receptor NMDA . La evidencia muestra que hay un probable aumento en los iones de calcio intracelulares , que mantienen el PDS dependiente de calcio. Como es habitual, estos iones Ca activarán los canales de potasio dependientes de calcio y el PDS terminará. Este es el caso que proporciona una pista para la transmisión sináptica . La cantidad de entrada de calcio a través de los canales iónicos es crítica para determinar el estado fisiológico o patológico de las neuronas individuales, [ 10 ] ). Por ejemplo, una alta concentración de calcio perturba las cascadas de señalización de Ca, lo que lleva a la muerte de neuronas y circuitos, mientras que una cantidad adecuada de calcio ayudará a mantener la función fisiológica normal.

Alternativamente, el PDS aún puede ocurrir y se estudia con menos frecuencia bloqueando los canales de calcio con metales pesados ​​como Ni 2+ . [ 8 ] Se destaca evidencia adicional de PDS dependiente de Na + en sanguijuelas con la posibilidad de estudiar PDS en detalle. [ 8 ] [ 11 ] Es probable que este tipo de PDS se mantenga en ausencia de calcio , el caso representa la naturaleza no sináptica del PDS. Finalmente, la bomba Na/K y el canal de potasio activado por calcio podrían jugar un papel en la terminación del PDS. Paradójicamente, podría surgir el argumento de si el calcio intracelular podría ser capaz de repolarizar la neurona individual mientras bloquea esta entrada de calcio desde el medio extracelular. Sin embargo, es necesario explorar otras posibilidades como el intercambio Na + -Ca 2+ así como una pequeña contribución de los depósitos intracelulares.

Si varios millones de neuronas se activan simultáneamente, esto se observa en un electroencefalograma (EEG) de cuero cabelludo como una espiga epileptiforme interictal focal . Los cambios despolarizantes paroxísticos pueden provocar una crisis epiléptica si existe una predisposición subyacente, y el registro de la espiga puede ser de gran ayuda para distinguir los tipos de crisis.

Referencias

  1. 1 2 3 4 Prince, David A.; Avoli, Massimo (2024), "El cambio despolarizante paroxístico: el primer marcador celular de la epileptogénesis focal" , en Noebels, Jeffrey L.; Avoli, Massimo; Rogawski, Michael A.; Vezzani, Annamaria (eds.), Mecanismos básicos de las epilepsias de Jasper (5.ª  ed.), Nueva York: Oxford University Press, doi : 10.1093/med/9780197549469.003.0001 , ISBN 978-0-19-754946-9PMID 39637141 , consultado el 8 de diciembre de 2025 
  2. 1 2 3 4 5 6 7 Helmut, Kubista; Stefan, Boehm; Matej, Hotka (enero de 2019). "El cambio de despolarización paroxística: reconsiderando su papel en la epilepsia, la epileptogénesis y más allá" . Revista Internacional de Ciencias Moleculares . 20 (3). doi : 10.3390/ijm (inactivo el 8 de diciembre de 2025). ISSN 1422-0067 . Archivado del original el 11 de septiembre de 2025. {{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo desde diciembre de 2025 ( enlace )
  3. ↑ Stiglbauer, Victoria; Hotka, Matej; Ruiß, Manuel; Hilber, Karlheinz; Boehm, Stefan; Kubista, Helmut (mayo de 2017). " Los canales Cav 1.3 desempeñan un papel crucial en la formación de cambios de despolarización paroxística en neuronas hipocampales cultivadas" . Epilepsia . 58 (5): 858– 871. doi : 10.1111/epi.13719 . ISSN 1528-1167 . PMC 7116787. PMID 28295232 .   
  4. ↑ Li, Choh-Luh (julio de 1959). "Potenciales intracelulares corticales y sus respuestas a la estricnina" . Journal of Neurophysiology . 22 (4): 436– 450. doi : 10.1152/jn.1959.22.4.436 . ISSN 0022-3077 . PMID 13673295 .  
  5. ↑ Matsumoto, H.; Marsan, CA (abril de 1964). "Fenómenos celulares corticales en la epilepsia experimental: manifestaciones interictales". Neurología experimental . 9 (4): 286– 304. doi : 10.1016/0014-4886(64)90025-1 . ISSN 0014-4886 . PMID 14145629 .  
  6. ↑ Baldino, F.; Wolfson, B.; Heinemann, U.; Gutnick, MJ (1986-09-25). "Un antagonista del receptor N-metil-D-aspartato (NMDA) reduce los cambios de despolarización inducidos por bicuculina en cultivos de explantes neocorticales". Neuroscience Letters . 70 (1): 101– 105. doi : 10.1016/0304-3940(86)90445-3 . ISSN 0304-3940 . PMID 2877418 .  
  7. ↑ E.-J. Speckmann; J. Walden; D. Bingmann (1990). "Contribución de los iones de calcio a la epileptogénesis" . Journal of Basic and Clinical Physiology and Pharmacology . 1 ( 1–4 ): 95–106 . doi : 10.1515/JBCPP.1990.1.1-4.95 . ISSN 2191-0286 . 
  8. 1 2 3 Pathak, Dhruba; Lopicic, Srdjan; Stanojevic, Marija; Nedeljkov, Aleksandra; Pavlovic, Dragan; Cemerikic, Dusan; Nedeljkov, Vladimir (2009). "El etanol y el magnesio suprimen la actividad de estallido inducida por níquel en las células nerviosas de Retzius de la sanguijuela" (PDF) . Fisiología general y biofísica . 28 Spec No: 9–17 . PMID 19893074 . 
  9. ↑ Üre, Atik; Altrup, Ulrich (2006). "Bloqueo de la terminación espontánea de las despolarizaciones paroxísticas por forskolina (ganglios bucales, Helix pomatia)". Neuroscience Letters . 392 ( 1– 2): 10– 5. doi : 10.1016/j.neulet.2005.08.045 . PMID 16171948 . S2CID 27619277 .  
  10. ↑ Pathak et al. (2010), Modulación de la actividad de estallido inducida por níquel con 4-aminopiridina en células nerviosas de Retzius de sanguijuela. http://serbiosoc.org.rs/arch_old/VOL62/SVESKA_4/21%20-%20Pathak.pdf
  11. ↑ Angstadt, JD; Choo, JJ (1996). "Potenciales de meseta dependientes del sodio en células de Retzius cultivadas de la sanguijuela medicinal" . Journal of Neurophysiology . 76 (3): 1491– 502. doi : 10.1152/jn.1996.76.3.1491 . PMID 8890269 . 

Lecturas adicionales

  • Epilepsia y convulsiones en eMedicine
  • Descargas epileptiformes en eMedicine
  • http://www.aesnet.org/index.cfm?objectid=AB567D39-E7FF-0F41-282DBE7D52DE97DF Archivado el 20 de febrero de 2009 en Wayback Machine
  • Ayala, GF; Dichter, M.; Gumnit, RJ; Matsumoto, H.; Spencer, WA (1973). "Génesis de las espigas interictales epilépticas. Nuevos conocimientos sobre los sistemas de retroalimentación cortical sugieren una explicación neurofisiológica de los paroxismos breves". Brain Research . 52 : 1–17 . doi : 10.1016/0006-8993(73)90647-1 . PMID 4573428 . 
  • Bromfield, Edward B; Cavazos, José E; Sirven, Joseph I, eds. (2006). "Mecanismos básicos subyacentes a las convulsiones y la epilepsia" . Introducción a la epilepsia . West Hartford: Sociedad Americana de Epilepsia.