I. NERVIOS PERIFÉRICOS (epineuro, perineuro, endoneuro, células de Schwann, mielina, axones). II. REGENERACIÓN EN EL SNC (antecedentes históricos; substancias neurotróficas). III. CONSECUENCIAS DE LA AXOTOMÍA.
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Comentaremos sucesivamente:
I. INTRODUCCIÓN: HISTOFISIOLOGÍA DE LOS NERVIOS PERIFÉRICOS
II. REGENERACIÓN EN EL SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO
II.1. ANTECEDENTES HISTÓRICOS
II.2. SUBSTANCIAS CON ACCIÓN NEUROTRÓFICA
II.3. BIOLOGÍA DE LA REGENERACIÓN NERVIOSA
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La inspección de un nervio nos muestra manojos de fibras envueltos por tejido
conjuntivo. Microscópicamente, las secciones transversales revelan grupos de
compartimentos endoneuronales que contienen axones y células de Schwann,
rodeados por perineuro; el conjunto de estos fascículos queda envuelto por el
epineuro.
FIGURAS:
- DIBUJO ESQUEMÁTICO DE UN NERVIO PERIFÉRICO (Tomado de Gartner-Hayat,
1997)
- NERVIO: La tinción de Mallory-Azán pone de relieve en azul las vainas conjuntivas; la
mayor parte de los axones aparecen envueltos por una vaina de mielina que se ha coloreado en
rojo.
- NERVIOS PERIFÉRICOS: rodeados por tejido conjuntivo, se aprecian con MEB tres
fascículos nerviosos, rodeados por perineuro y compuesto cada uno por varias fibras
nerviosas.
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NOTAS:
Cuerpos de Renaut son estructuras inconspicuas situadas en la parte interna del
endoneuro; cilindros hialinos, azul Alcián positivos y ricos en colágeno. Se
cree desempeñan una función mecánica.
CD-34:Expressed on early lymphohematopoietic stem and progenitor cells, small-vessel
endothelial cells, embryonic fibroblasts, and some cells in fetal and adult nervous tissue
(neural cells, including those of the neural tube of midgestation embryos and neuronal
bodies in adult brain). Also, expressed on hematopoietic progenitors derived from fetal yolk
sac, embryonic liver, and extra-hepatic embryonic tissues including aorta-associated
hematopoietic progenitors in the 5 week human embryo. ¡ YO CREO QUE CD-34 NO SON
PRECURSORES DE SCHWANN SINO MACRÓFAGOS!
CD-68: Expressed intracellularly in cytoplasmic granules but can be detected in smaller
amounts on the surface of cells (Monocytes and macrophages, Dendritic cells**,
Neutrophils, Basophils, Mast cells**, Myeloid progenitor cells**, Subset of CD34+
hemopoietic bone marrow progenitor cells**, Activated T cells**, Expressed by
approximately 40% of peripheral blood B-lymphocytes and 50% of all B- Found in cytoplasm
of non-hemopoietic tissues, especially in the liver, glomeruli, and renal tubules. Soluble forms
have been found in serum and urine)
LN-5:This antibody identifies true histocytic lymphoma and macrophages in tumor and
benign lesions.
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NOTA: una célula está determinada cuando ha sufrido un cambio de carácter
irreversible que la obliga a ella y a su progenie a seguir una vía de desarrollo
concreta; la determinación abierta o aparente se llama diferenciación.
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FIGURAS:
-CÉLULAS DE SCHWANN positivas para S-100, LEU-7 y vimentina.
(Schwannoma del trigémino).
NOTAS:
S-100: denominada así debido a su dilución en sulfato amónico 100%. Es positiva, además de
en células de Schwann, en melanocitos, células de Langerhans, condrocitos y adipocitos;
oligodendrocitos, astrocitos y ependimocitos.
Leu-7 (CD-57): marcador inicialmente descrito como linfoide (células NK). Reconoce una
glucoproteína asociada a la mielina. Se encuentra en las células de Schwann, en los
oligodendrocitos y en la mielina.
Vimentina: proteína de 57 kD que forma parte de los filamentos intermedios que primero
aparecen en el desarrollo. Su amplia expresividad abarca desde tejidos mesenquimales a
células epiteliales y de la glía.
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FIGURAS:
- REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE UN NERVIO AMIELÍNICO
DEL SNP. Cada uno de los axones que integra este nervio es una fibra
nerviosa. (Tomado de Gartner-Hayat, 1997)
- NERVIO AMIELÍNICO SIMPÁTICO (vesículas corazón denso conteniendo
noradrenalina) formado por varios axones carentes de mielina. N= núcleo de la
célula de Schwann. MET
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FIGURA: NERVIO AMIELÍNICO: se observan numerosas fibras nerviosas
amielínicas así como los núcleos de las correspondientes células de Schwann
que las acompañan; igualmente se aprecia la presencia de células ganglionares
simpáticas. El conjunto queda envuelto por perineuro. El tejido conjuntivo del
epineuro se contempla entre los nervios vecinos. Hematoxilina-eosina.
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FIGURAS:
- REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE UNA FIBRA NERVIOSA
MIELÍNICA DEL SNP (Tomado de Gartner-Hayat, 1997)
- NERVIO MIXTO: se aprecian una fibra mielínica y varias amielínicas,
recubiertas por las expansiones de células de Schwann, así como componentes
del endoneuro. MET
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FIGURA
- NERVIOS PERIFÉRICOS (corte transversal): se observan tres nervios de un
fascículo nervioso envueltos por perineuro, con tejido conjuntivo entre ellos y
parte del epineuro que rodea al conjunto.Los núcleos corresponden a células
de Schwann que aportan la mielina a los axones. Hematoxilina / eosina.
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NOTAS:
La microscopía electrónica ha revelado que la mielina es el plasmalema o membrana de las
células de Schwann organizada en una vaina que se envuelve varias veces alrededor del axón.
La vaina de mielina se forma por giro en espiral y plegamiento del citoplasma y membrana de
la célula de Schwann; en el proceso el citoplasma se desplaza hacia el cuerpo de la célula, por
lo que las superficies citoplásmicas de la membrana entran en contacto. En la vaina de mielina
se encuentran interrupciones a intervalos regulares en toda la longitud del axón, que se
denominan nódulos de Ranvier, sitios en los que queda expuesto el axón. Los nódulos de
Ranvier indican una interfase entre las vainas de mielina de dos células de Schwann diferentes
localizadas a lo largo del axón. La mielina comprendida entre dos nódulos se denomina
segmento internodal o internodo; su longitud varía entre 200 micrómetros y 1 mm. En cada
internodo aparecen surcos oblicuos de forma cónica que reciben el nombre de cisuras de
Schmidt-Lanterman; se corresponden con citoplasma de la célula de Schwann atrapado
dentro de la vaina de mielina. Los trozos de mielina dispuesta entre las cisuras de Schmidt-
Lanterman se denominan segmentos mielínicos.
Conforme la membrana de la célula de Schwann se enrolla alrededor del axón, produce una
serie de líneas densas amplias alternantes con líneas menos densas y más estrechas a intervalos
de 12 nanómetros. La línea más amplia (3 nm de anchura) se conoce como línea densa
mayor; representa las superficies citoplásmicas fusionadas. La línea interperiódica, más
estrecha, representa a las capas externas de la membrana de la célula de Schwann
contrapuestas. Dentro de la línea interperiódica de cada capa espiral queda un pequeño
espacio interperiódico, que permite el paso de pequeñas moléculas hacia el axón. La región
de la línea interperiódica que está en contacto íntimo con el axón se conoce como mesoaxón
interno, en tanto que su superficie más externa, en contacto con la célula de Schwann, es el
mesoaxón externo.
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FIGURAS:
- NERVIO PERIFÉRICO: VAINAS DE MIELINA, con NÓDULOS DE
RANVIER, recubriendo a cada axón que entra a formar parte de este nervio
mielínico. Hematoxilina férrica.
- NERVIO MIELÍNICO: la postfijación con tetróxido de osmio permite poner
de relieve las vainas de mielina en los cortes del material procesado para ME,
debido a su composición predominantemente lipídica. Los axones apenas se
vislumbran. Corte semifino. Azul de toluidina.
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FIGURA: NERVIO MIELÍNICO formado por haces de axones envueltos por
una vaina de mielina, proporcionada por las células de Schwann, de las que se
aprecian los núcleos, y por tejido conjuntivo del endoneuro. En el recorrido
longitudinal de la vaina de mielina se observan interrupciones
correspondientes a los nódulos de Ranvier (flechas negras), así como
despegamientos conocidos como cisuras de Smidt-Lanterman (flechas
blancas). Corte longitudinal. Hematoxilina / eosina.
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FIGURAS:
- NERVIO MIXTO: se observan axones mielinizados y axones carentes de
vaina de mielina, así como expansiones de células se Schwann; el tejido
conjuntivo acompañante pertenece al endoneuro y al perineuro. MET
- MESOAXÓN Y VAINA DE MIELINA. La región de la línea interperiódica
(capas proteicas externas fusionadas) que está en contacto íntimo con el axón,
se conoce con el nombre de mesoaxón interno; en tanto que la superficie más
externa, en contacto con la célula de Schwann, es el mesoaxón externo. MET
- FIBRA NERVIOSA MIELÍNICA. NÓDULO DE RANVIER (corte
longitudinal). La vaina de mielina se interrumpe por completo a nivel de los
nódulos de Ranvier, apareciendo de nuevo expansiones citoplásmicas de la
célula de Schwann; en el axón se aprecian elementos del citoesqueleto. MET
- PLACA MOTORA EN EL MÚSCULO ESQUELÉTICO: hendiduras
sinápticas primaria y secundarias; vesículas de acetil-colina. MET
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FIGURAS:
La microscopía electrónica muestra: (como apreciamos en la imagen de la
izquierda) axones mielínicos y amielínicos, estos últimos albergados en
expansiones de la célula de Schwann. En la imagen de la derecha aparece una
fibra nerviosa mielínica y su célula de Schwann. Se observa el axón ocupado
por neurotúbulos y neurofilamentos. La vaina de mielina muestra la típica
estructura periódica resultante del adosamiento de las capas proteicas externas
de la membrana de la célula de Schwann que gira en espiral sobre el axón. N =
núcleo de la célula de Schwann.
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Si bien, en 1906, SCOTT había propuesto que los somas neuronales producían
“substancias de crecimiento” para mantener la función del axón, fue en 1909
cuando RAMÓN Y CAJAL acuñó el término de “substancias atractivas o
neurotróficas” para explicar la direccionalidad y crecimiento axonal durante el
desarrollo embrionario y la regeneración nerviosa.
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En su obra “Estudios sobre la Degeneración y Regeneración del Sistema
Nervioso”, Cajal refleja sus observaciones acerca del comportamiento de los
axones seccionados quirúrgicamente, postulando que el crecimiento y la
orientación de los mismos depende por entero de las condiciones físico-
químicas del medio en el que se desarrollan. Vemos en esta diapositiva y
siguientes algunas de las ilustraciones, con sus pies de foto, que acompañan a
la mencionada obra.
NOTAS: Las mejores contribuciones de Cajal a la patología fueron, sin duda, sus
investigaciones experimentales sobre la degeneración y regeneración del sistema nervioso,
iniciadas entre 1905 y 1906, en el cenit de su prestigio científico. comenzó estos trabajos
estudiando, con su método del nitrato de plata reducido, la degeneración y regeneración de los
nervios periféricos. Existían en aquellos años dos teorías para explicar cómo se realiza la
restauración del cabo periférico destruido en un nervio traumatizado. La teoría de la
continuidad, postulaba que las fibras nerviosas neoformadas que aparecen en el cabo
periférico, representan simplemente la prolongación, por crecimiento progresivo, de los
axones del extremo proximal, al conservar éstos su vitalidad por estar unidos con el centro
trófico de las neuronas correspondientes. Por el contrario, los defensores de la teoría de la
discontinuidad, afirmaban que los axones del extremo periférico se regeneraban a partir de la
transformación y diferenciación en axones de las células de Schwann residentes en la zona del
nervio dañado.
Tras dos años de investigación, Cajal pudo demostrar cómo a los pocos días de ser seccionado
un nervio, muchos axones del cabo proximal, emiten retoños, a modo de brotes, carentes de
envoltura mielínica, que van invadiendo el exudado interpuesto entre los dos extremos del
nervio, emitiendo ramas con abultamientos terminales en forma de maza o botones terminales
que, actuando como arietes, empujan a las células mesenquimales para establecer una ruta. En
las fases iniciales las fibras neoformadas y sus botones terminales, carecen de células de
Schwann que aparecen días más tarde. Posteriormente algunos botones terminales detienen su
avance y regresan, extraviándose tanto en el extremo proximal como en el distal, formando
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En 1944, WEISS y TAYLOR seccionaron el nervio ciático de rata, abocando el
extremo proximal del nervio a un injerto isogénico de aorta bifurcada,
colocando el cabo distal del mismo nervio en una de las bifurcaciones aórticas.
Observaron regeneración nerviosa y demostraron que el nervio neoformado,
no sólo crecía hacia donde se encontraba el extremo ciático distal, sino
también en dirección a la bifurcación aórtica carente de nervios. Esta
experiencia llevó a los autores a postular la “Teoría de la conducción” en el
sentido de que no eran necesarios los estímulos neurotróficos de Cajal, sino
que era suficiente una guía de crecimiento.
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Con el descubrimiento del NGF se abrió un nuevo horizonte en la
Neurobiología. Sería ocioso citar aquí cada una de las aportaciones puntuales
que una pléyade de investigadores han venido haciendo en los últimos 50 años.
Sirvan como ejemplo los 7.881 ítem que arroja el resultado de la búsqueda en
Medline (1988 - 2003) del descriptor nerve regeneration.
En lo que a modelos quirúrgicos experimentales respecta, destacamos los
trabajos con distintos materiales del ilustre investigador y cirujano sueco:
Gustav Lundborg.
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En este apartado vamos a exponer, ordenadamente, los conocimientos actuales
sobre las substancias neurotróficas, sus receptores y su amplio espectro de
actividades, para luego, recapitulando, aplicar estos conocimientos y los
expuestos en la introducción al estudio de la regeneración nerviosa.
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La presente tabla resume los tipos y las actividades de diversas citocinas. Está
tomada de Hopkins, S y Rothwell, N.
ABREVIATURAS: BDNF ( brain derived neurotrophic factor); CNTF (ciliary
neurotrophic factor); EGF (epidermal growth factor); ECGF (endothelial cell
growth factor); FGF (fibroblast growth factor); GDNF ( glial derived
neurotrophic factor), G, M y GM-CSF (granulocyte, macrophage and
granulocyte/macrophage colony stimulating factor); LIF (leukemia inhibiting
fctor) MCP (monocyte chemotactic protein); MGSA (melanoma growth
stimulatory activity); MIP (macrophage inflammatory protein); NGF (nerve
growth factor); NT (neurotrophin); NAP (neutrophil activating protein); OM
(oncostatin M); PDGF (platelet derived growth factor); RANTES (regulated
upon activation normal expressed and secreted); TGF (transforming growth
factor) TNF (tumour necrosis factor).
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Existen, además, muchas otras substancias, distintas de las neurotrofinas
clásicas, con acción neurotrófica.
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Por su especial trascendencia, comentaremos las principales características de
las neurotrofinas propiamente dichas: factor de crecimiento nervioso (NGF),
factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF), neurotrofinas 3, 4/5 y 6 (NT-
3, NT-4/5 Y NT-6) y la familia del factor neurotrófico derivado de los gliocitos
(GDNF, NTN,ART,PSP,EVN).
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Las neurotrofinas se fijan a una familia de receptores cinasa de tirosina denominados trk. Cada
neurotrofina se fija con gran afinidad a un receptor indicado como una flecha entera desde el
ligando. Además, las neurotrofinas se fijan a otro receptor: el P75, solo o combinado con trk.
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Muchos de los receptores para neurotrofinas pertenecen al grupo de las cinasas
de tirosina, es decir, son proteínas que regulan la actividad de otras proteínas
fosforilando residuos de tirosina; de este modo se activan las proteínas diana.
NOTA: Los receptores catalíticos son aquellos que cuando son activados por la unión de un
ligando (NGF, por ejemplo) desarrollan actividad enzimática. Algunos de estos receptores
actúan como enzimas (el mismo receptor es una proteíncinasa). Poseen un único dominio
intramembrana, un extremo extracelular receptor del ligando y un extremo intracelular con
actividad catalítica. Los receptores con actividad tirosina quinasa reclutan bajo la membrana
plasmática numerosas proteínas de la maquinaria de transducción de señales, a las que activan
mediante la fosforilación de sus aminoácidos tirosina.
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En este cuadro sinóptico, resumimos las principales propiedades de las
neurotrofinas NGF, BDNF y NT-3, 4/5 y 6, con especial referencia a la
regeneración nerviosa.
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En relación con las semaforinas, podemos apuntar que:
Vemos en este esquema cómo las semaforinas inducen quimiorepulsión al
interactuar con el complejo formado por la plexina y el receptor trk, o con el
constituido entre la plexina y la neuropilina. Las semaforinas también
interaccionan con integrinas, estimulando en este caso el crecimiento. Los
segundos mensajeros encargados de traducir las señales enviadas por las
semaforinas incluyen GTP-asas o MAPKs (proteíncinasas activadas por
mitógenos).
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Después de estudiar la histofisiología de los nervios periféricos y los factores
neurotróficos, nos encontramos en condiciones de recapitular sobre todo lo
concerniente a la regeneración nerviosa en nervios periféricos.
El presente cuadro sinóptico resume los acontecimientos que suceden tras la
sección simple de un axón, así como las principales moléculas que participan
en los diferentes eventos. IL = interleukine. TGF= transforming growth
factor. CNTF = ciliary neurotrophic factor. MAC-2 = macrophage activated
carbohidrate (lectina opsonizante de la mielina específica de la
galactosa).PDGF = platelet derived growth factor. FGF = fibroblast growth
factor. GGF = glial growth factor. N-CAM = neural cell adhesion molecules.
Trk-R = tyrosine kinase receptor. MBP = myelin basic protein. PMP-22 =
peripheral myelin protein. MAG = myelin associated glycoprotein. NGF =
nerve growth factor. NT-3/6= neurotrophine-3/6. BDNF = brain derived
neurotrophic factor. PGAGs = proteoglucanos.
