Effects of semaphorin 3F in a kainic acid-induced epilepsy model: using focus ultrasound for its application in the central nervous system

Abstract

Introducción: La epilepsia del lóbulo temporal es una forma común de epilepsia focal en adultos, frecuentemente resistente al tratamiento farmacológico y asociada a comorbilidades cognitivas y psiquiátricas. Su fisiopatología involucra neuroinflamación y muerte neuronal, causando déficit cognitivo, entre otras alteraciones. La semaforina 3F (Sema3F), una proteína secretada implicada en la guía axonal y la plasticidad sináptica, presenta alteraciones en modelos experimentales de epilepsia, pero su papel funcional y su potencial terapéutico no han sido caracterizados de manera integral. Estudios previos indican efectos paradójicos, tanto proconvulsivos como protectores, por lo que es necesario evaluar sistemáticamente su administración exógena en un modelo bien establecido. Su limitada capacidad para cruzar la barrera hematoencefálica (BHE) restringe su aplicación traslacional, lo que enfatiza la importancia de buscar alternativas no invasivas para aplicarla en el sistema nervioso central, como el uso de ultrasonido focalizado (FUS) para abrir la BHE de manera controlada y transitoria.

Objetivo: Determinar los efectos de la administración intra-hipocampal de Sema3F en un modelo murino de epilepsia por ácido kaínico. Los desenlaces principales son: latencia y severidad de las crisis convulsivas; actividad de la isoforma inducible de la sintasa del óxido nítrico como marcador de inflamación; déficit cognitivo en memoria espacial. Adicionalmente, se aplicará la administración sistémica (intravenosa) combinada con apertura transitoria de la BHE mediante FUS.

Metodología: Se empleará un diseño longitudinal, analítico y experimental en ratones C57BL/6J machos y hembras. Se administrará Sema3F o vehículo (PBS) por vía intra-hipocampal (infusión continua) o intravenosa (junto con apertura de la BHE por FUS). Tres horas después, se inducirá epilepsia mediante inyección intraperitoneal de ácido kaínico (25 mg/kg). Se registrarán la latencia y severidad de las crisis convulsivas (escala modificada de Racine) durante 2 horas. A las 48 horas se evaluará la memoria espacial mediante el laberinto en Y. Posteriormente, se sacrificará a los animales para medir la actividad de sintasa del óxido nítrico inducible (iNOS) en hipocampo y realizar inmunohistoquímica para Sema3F. La apertura de la BHE con FUS se llevará a cabo utilizando un dispositivo desarrollado en nuestra institución, posterior a la administración de microburbujas, con los siguientes parámetros: intensidad de 0.32 MPa en ráfagas de 10 ms y una frecuencia de repetición de 1 Hz durante 2 min. El análisis estadístico incluirá pruebas paramétricas y no paramétricas según la distribución de los datos, con un nivel de significancia de p<0.05.
Resultados esperados: Se espera que la administración intra-hipocampal de Sema3F aumente la latencia a la primera crisis convulsiva, reduzca la severidad de las crisis, disminuya la actividad de iNOS y atenúe el déficit en memoria espacial inducido por el ácido kaínico. Asimismo, se anticipa que la administración intravenosa combinada con FUS permitirá el paso de Sema3F al cerebro y replicará estos efectos neuroprotectores, validando una estrategia traslacional no invasiva. Este protocolo podría permitir el desarrollo de una estrategia farmacológica no invasiva con el uso de nuevas tecnologías para llevar a cabo el manejo integral de la epilepsia, que es una enfermedad potencialmente discapacitante.