domingo, 18 de mayo de 2014

Bases neurobiologicas del envejecimiento cerebral


Bases neurobiologicas del envejecimiento cerebral


RESUMEN En el presente trabajo se revisan los aspectos morfológicos, fisiopatológicos y neuroquímicos fundamentales que suceden en el sistema nervioso central durante el envejecimiento, con especial énfasis a lo observado en los humanos. Se hace especial mención a los cambios morfológicos, que tanto con el microscopio de luz, como con el microscopio electrónico de transmisión, se han descrito en el sistema nervioso central durante el envejecimiento, sin que hubiera ninguna enfermedad relacionada con la demencia. Asimismo, se llama la atención en el sentido de que varios de esos cambios, anteriormente habían sido considerados como indicativos de lesiones fundamentales para establecer diagnóstico de algunas enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer.
PALABRAS CLAVE: Envejecimiento, cambios morfológicos, enfermedades neurodegenerativas.
ABSTRACT In the present work, the main morphological, physiopathological and neurochemical aspects occurring in the central nervous system during the aging process are revised, with particular emphasis to what is present in humans. Special attention is given to the morphological changes seen in the central nervous system as a result of advanced age, with no associated pathological conditions. A reference to these morphological changes is made, when the tissues are studied with the light and the transmission electron microscopes. Various of these alterations were considered in the past, as indicative lesions to make diagnosis of some neurodegenerative diseases, such as Alzheimer's disease.
KEY WORDS: Aging, morphological changes, neurodegenerative disease.
En las últimas décadas, ha habido un aumento considerable en el número de personas seniles en la sociedad y un número significativo de ellas puede presentar trastornos en sus funciones cerebrales. Actualmente se identifican dos problemas principales en la clínica neurológica:
A. El ser capaz de reconocer cuáles cambios en la función mental pueden ser premonitorios de una condición demencia más severa como la enfermedad de Alzheimer, y cuáles pueden reflejar las condiciones concomitantes del proceso mismo de envejecimiento; y
B. El ser capaz de identificar la enfermedad de Alzheimer, particularmente en sus etapas iniciales, y diferenciarla de otros síndromes demenciales y amnésicos, algunos de los cuales son potencialmente reversibles.
El interés por el estudio de las enfermedades degenerativas del sistema nervioso ha ido en aumento en la última década y no solamente en los países industrializados, sino también en los países en vías de desarrollo. En estos últimos, la expectativa de vida no había sido lo suficientemente larga para que su población llegara a manifestar trastornos neurológicos propios de la vejez, o a presentar manifestaciones de patologías neurodegenerativas que con más frecuencia se manifiestan en la senectud. Sin embargo, con el control de las enfermedades infecciosas y otras mejoras en la calidad de vida, se ha prestado mayor atención a otras alteraciones, entre las cuales, algunas afectan al sistema nervioso central en edades adulta y avanzada, que cursan con trastornos de la conducta, pérdida de memoria, alteraciones psicomotrices y deterioro mental. En la tabla I se mencionan los principales tipos de enfermedades degenerativas del sistema nervioso central, donde se identifican aquellas que afectan la corteza cerebral, las que afectan los ganglios basales y tallo cerebral, las degeneraciones espinocerebelosas y las enfermedades que afectan las neuronas motoras [sup1]. Una de las numerosas dificultades para estudiar el sistema nervioso central durante el proceso de envejecimiento, es la falta de una definición clara de los límites entre el proceso normal y el anormal del envejecimiento. Es importante mencionar que la pérdida de la memoria reciente después de los 75 años de edad, es diferente al concepto de cuadro demencial que se presenta en algunas condiciones patológicas.
Por demencia se entiende el deterioro de la función intelectual de un individuo como resultado de alteraciones cerebrales orgánicas. Ese deterioro se puede manifestar en varias áreas de la función mental en que se incluyen la memoria, la destreza visuespacial, el lenguaje, el juicio, la personalidad y la capacidad de abstracción, de calcular y de llevar a cabo reversiones de orden serial.
En la tabla II aparecen los tipos de alteraciones que pueden causar demencia [sup2]. De todos los casos de demencia vistos en adultos, más de la mitad son debidos a la enfermedad de Alzheimer, considerada como neurodegenerativa.
En el ser humano de edad avanzada, existe cierto engrosamiento de la aracnoides por fibrosis, principalmente en la región de la corteza parasagital y aumento en el tamaño de las granulaciones aracnoideas de Paccioni. Se observa una disminución en el tamaño, volumen y peso del cerebro, de manera progresiva, con adelgazamiento de las circunvoluciones corticales, profundización y ensanchamiento de los surcos corticales. Así, estos parámetros llegan a disminuir en un 20% las cifras del adulto, entre los 70 y 90 años de edad, con aumento significativo del tamaño del sistema ventricular. Este proceso se inicia más tempranamente en mujeres que en hombres [sup3].
Se observa una reducción en la relación sustancia gris/sustancia blanca con la edad, principalmente después de los 60 años [sup4].
Entre los estudios realizados en animales de laboratorio destaca el de Diamond [sup5], en el que asocia los cambios en el espesor de la corteza en algunas zonas cerebrales, con la edad y el grado de enriquecimiento en estímulos ambientales. El autor estudió corteza occipital, corteza entorrinal e hipocampo de ratas Long-Evans entre 25 y 900 días de edad y encontró una disminución del 13% en el espesor de la corteza occipital y un 22% en el de la corteza entorrinal; mientras que identificó un aumento del 8.9% en el espesor de la corteza de hipocampo dorsal. Observó una clara diferencia en el espesor de la corteza occipital y en menor proporción, la entorrinal, de los animales mantenidos en un medio enriquecido, contra otros manteniéndose en un medio pobre en estímulos ambientales, al comparar los datos de animales de 90 días de edad, con los obtenidos de animales de 60 a 64 días de edad estudiados en condiciones similares.
En individuos normales de edad avanzada, se observa una reducción en el número de neuronas, principalmente en algunas áreas de corteza cerebral frontal, temporal y en especial, la hipocámpica. Se observa una disminución también, de las células de Purkinje en el cerebelo, de motoneuronas en la médula espinal y en menor proporción, de otros núcleos cerebrales, como el locus caeruleus y el núcleo basal de Meynert [sup3], así como las de la porción sublenticular de la sustancia innominada [sup6].
Estudios de conteo celular con equipo computarizado de análisis de imágenes, han mostrado una reducción del 50% en el número de neuronas grandes, cerca del 35% de neuronas pequeñas y de un 15% de células gliales, entre los 70 y 95 años de edad en sujetos con capacidad intelectual normal [sup7-9].
Existe una disminución de la arborización dendrítica y pérdida de los contactos sinápticos sobre las dendritas de células piramidales de corteza frontal y temporal, en las células gigantes de Betz y en áreas del sistema límbico, en individuos normales de edad avanzada.
Otros cambios en las dendritas incluyen pérdida de espinas dendríticas, hinchamiento de las mismas, varicosidades y distorsiones de las ramas horizontales, pérdida de dendritas basales y de las ramas terminales de las dendritas apicales de células piramidales [sup3].
Cragg en 1975 demostró una pérdida significativa en el número de contactos sinápticos en las neuronas de la corteza motora precentral de individuos de edad avanzada [sup10], y Adams en 1987 encontró una disminución significativa en el número de sinapsis en la capa uno de la corteza motora precentral, con una reducción del 50% en la octava década de la vida, en relación con la cuenta registrada en la quinta y sexta décadas de la vida [sup11]. En ese estudio observó un aumento en la longitud del área de contacto postsináptico, posiblemente de tipo compensatorio.
En varias áreas del sistema nervioso, principalmente de la corteza cerebral, con la edad se observa una disminución progresiva de neuronas, con encogimiento celular e hipercromatismo, mientras que en otras, se aprecia una disminución del número de grumos de Nissl, así como aumento considerable en la cantidad de gránulos de lipofuscina [sup3]. Aunque el origen y significado de estos lipocromos no se conocen con claridad, algunos autores los han asociado a cambios en la concentración de proteínas, de ADN y de ARN en las células nerviosas, como resultado del trabajo celular en función del tiempo [sup12,13].
Uno de los cambios importantes en tejido cerebral de individuos de edad avanzada sin alteraciones intelectuales, es la presencia de las llamadas placas seniles, como las identificaron Blocq y Marinesco en 1892 [sup14], actualmente se denominan también placas dendríticas y placas de amiloide. Gran proporción de estas estructuras principalmente consisten de una región central de material tipo amiloide, hialino, rodeado por neuritas tumefactas anormales rodeadas por prolongaciones gliales, células de microglia y cuerpos de astrocitos, principalmente fibrosos, puestos en evidencia con técnicas inmunocitoquímicas con el empleo de anticuerpos contra la proteína acídica glial fibrilar. Estas placas son bien identificables con técnicas de impregnación argéntica en material incluido en parafina, como el método de Bielschowsky y son positivas al emplear técnicas inmunocitoquímicas con anticuerpos contra la proteína -amiloide.
Es muy probable que las placas vistas en individuos de edad avanzada sean diferentes a las vistas en el tejido cerebral de pacientes con enfermedad de Alzheimer, a pesar de sus similitudes morfológicas y de que ambas sean positivas con el empleo de algunas técnicas inmunocitoquímicas. Seguramente con el empleo de anticuerpos dirigidos contra moléculas específicas de cada una de las condiciones en estudio, se podrán dilucidar estos aspectos [sup15].
Las placas seniles, al ser observadas con el microscopio electrónico de transmisión, muestran numerosas prolongaciones neurales distendidas, material granular, depósitos de material amiloide, prolongaciones de células gliales degeneradas y material anhisto.
Placas semejantes a las observadas en individuos de edad avanzada, se han demostrado en tejido cerebral de pacientes con demencia pugilística y en casos de parálisis supranuclear progresiva [sup3].
Ocasionalmente se identifican ovillos neuríticos en tejido cerebral de individuos normales de edad avanzada, que principalmente consisten de filamentos helicoidales apareados, claramente identificables con el microscopio electrónico de transmisión, fundamentalmente en corteza frontal y temporal, en que se incluye el uncus, la porción corticomedial de la amígdala, el hipocampo y las regiones adyacentes al giro parahipocampal, así como en algunas zonas de la sustancia negra y el locus caeruleus. Estos ovillos son particularmente numerosos y mucho más complejos en los casos de enfermedad de Alzheimer y completamente diferentes a los observados en casos de parálisis supranuclear progresiva y de enfermedad de neurona motora de tipo esporádico [sup3].
Otro hallazgo microscópico de interés es la degeneración granulovacuolar, que se observa principalmente en neuronas piramidales y en particular en el hipocampo. Este tipo de alteración está presente en tres de cada cuatro individuos normales después de los 65 años de edad. Con el microscopio electrónico de transmisión se observa la lesión como un conjunto de formaciones irregulares ovoideas, densas al haz de los electrones, rodeadas por un halo claro y limitadas por una membrana, en el citoplasma de las neuronas. Con menor frecuencia se observan los llamados cuerpos de Hirano, en el citoplasma de neuronas piramidales de hipocampo en individuos normales de edad avanzada, como fue descrito por Gibson y Tomlinson [sup16]. Hirano et al describieron este tipo de estructuras en un estudio del síndrome de Guam (Parkinson-demencia) [sup17] y se presentan en mucho mayor cantidad en pacientes con enfermedad de Alzheimer. Con el microscopio electrónico de transmisión se observa que estas formaciones constan de grupos de filamentos paralelos de 60 a 100 nm de longitud, que alternan con material de tipo laminar dentro del citoplasma neuronal y que con técnicas inmunocitoquímicas se han relacionado con actina y proteínas asociadas a la actina, sin que se conozca con precisión su significado.
El depósito de material amiloide, congofílico (por teñirse con rojo congo), en el tejido cerebral de individuos normales de edad avanzada, constituye uno de los cambios microscópicos comunes y que morfológicamente se expresa en las regiones perivasculares y en la porción central de las placas neuríticas o seniles.
No obstante, que se han publicado numerosos trabajos sobre fisiopatología de los cambios que suceden en el cerebro de mamíferos, que se incluye al hombre, durante el proceso de envejecimiento, aún no conocen con claridad esos mecanismos.
En estos procesos, los factores inmunológicos parecen jugar un papel muy importante. Así, se ha demostrado que durante el envejecimiento, existe cierto deterioro del sistema inmunológico en los mamíferos, así como un aumento en los trastornos autoinmunes.
Uno de los cambios importantes en el sistema inmunológico es la disminución de la respuesta de los linfocitos T a agentes mitogénicos, tales como la fitohemaglutinina y la concanavalina A, así como una disminución de la respuesta a células alogénicas en cultivos mixtos de linfocitos.
En estas condiciones, se observa un aumento de anticuerpos, aunque no se aprecian cambios significativos en la función de las células B18. Es importante dilucidar si los cambios inmunológicos referidos contribuyen a la fisiopatología de las alteraciones descritas en el sistema nervioso central como resultado de la edad, o son elementos concomitantes que forman parte del proceso global de cambios que con el envejecimiento se observan en diferentes aparatos y sistemas del organismo. Algo semejante se puede decir en relación con los cambios que con la edad se observan en las concentraciones de hormonas circulantes.
Se ha demostrado, tanto en animales de laboratorio, como en humanos, una disminución en la concentración de LH, FSH, testosterona, hormona del crecimiento, triyodo-tironina, tiroxina, corticosterona, somatostatina y hormona liberadora de la hormona del crecimiento. En ratas viejas se ha observado además, un aumento en la concentración de prolactina circulante [sup19].
A nivel celular, los trastornos en la regulación de la concentración del calcio intracelular, juegan un papel muy importante en el deterioro y muerte celular. Trastornos en esa regulación, que pueden ser causados por la edad avanzada, por mutaciones genéticas, por trauma o por otros daños, determinan una reducción en la formación de compuestos protectores y una acumulación de compuestos tóxicos intracelulares, con liberación de sustancias tóxicas que favorecen de manera directa o indirecta, el aumento en la concentración de calcio intracelular
Las investigaciones con enfoques multidisciplinarios en este campo del conocimiento han sido la base para la formulación de la hipótesis del calcio en elenvejecimiento y que han permitido avanzar en el entendimiento de los mecanismos fisiopatológicos de algunos cuadros demenciales [sup22].
Numerosos estudios neuroquímicos relacionados con las concentraciones tisulares de neurotransmisores y de sus metabolitos, con la actividad de las enzimas que intervienen en su síntesis y degradación y con la densidad de los receptores a esos transmisores, han sido realizados en material de autopsia de individuos normales de edad avanzada; con trastornos neurodegenerativos. Sin embargo, la mayoría de los trabajos que nos permiten hacer correlaciones confiables con los estudios morfológicos, neurofisiológicos y conductuales, han sido realizados en animales de laboratorio.
Perry et al observaron un incremento en la actividad de las enzimas colinacetiltransferasa y acetilcolinesterasa en tejido cerebral de individuos durante el desarrollo posnatal, para alcanzar su máximo valor en la edad adulta (30 a 50 años), para mantenerse en una especie de meseta y disminuir hacia la edad avanzada; mientras que no encontraron cambios en la unión del ligando MK-801 a receptores glutama-térgicos tipo NMDA [sup23].
Igualmente, con el empleo de técnicas histoquímicas, inmunocitoquímicas y neuroquímicas, otros autores han demostrado, que tanto en humanos, como en animales de laboratorio, existe una afección de los sistemas colinérgico y serotoninérgico conforme avanza la edad y que los valores descienden con una pendiente más pronunciada, principalmente después de los 70 años en el hombre [sup24-27]. Esos efectos de la edad sobre esos sistemas de neurotransmisión, se han correlacionado con los efectos que la edad tiene sobre funciones cognitivas [sup26] y en aprendizaje espacial [sup27] en ratas. El sistema catecolaminérgico parece ser el más afectado por efecto de la edad, tanto en animales de laboratorio, como en humanos. Las catecolaminas, con la edad, disminuyen más rápidamente que la serotonina y el ácido gamma-amino-butírico y al parecer, la concentración de esos neurotransmisores y la actividad de las enzimas que intervienen en su síntesis, disminuye más que sus metabolitos [sup28].
Referente a los cambios en los receptores a neurotransmisores con la edad, existe una reducción en la sensibilidad de los receptores colinérgicos muscarínicos, a la estimulación con agonistas. Al parecer, esta disminución de sensibilidad puede ser el resultado de una transducción alterada de las señales neuronales en el sistema fosfoinosítido [sup29], en el que la fosfolipasa C fosfoinosítido-específica es una de las moléculas clave [sup30,31].
Con base en los estudios de acople/desacople de los receptores colinérgicos muscarínicos, con el sistema de proteínas G, Joseph et al. han postulado que la reducción en la capacidad de respuesta de los receptores puede ser, en parte, el resultado de cambios en la membrana neuronal, posiblemente como consecuencia de daño oxidativo [sup32]. Esto, aunado a la reducción en el número de neuronas, con la consecuente disminución de la población total de receptores de ese tipo, sin que necesariamente vaya acompañada de una disminución en la concentración de mARN en el tejido cerebral [sup32].
De los receptores colinérgicos muscarínicos M-1 y M-2, estudiados con el uso de los radioligandos [ [sup3]H]-pirenzepina y [[sup3]H]-AF-DX-116 para uno y otro, respectivamente, Amenta et al solamente encontraron una reducción de los receptores M-1 en ratas de edad avanzada (27 meses), mientras que no identificaron cambios en la densidad de los receptores M-2 [sup24].
Los estudios de unión a receptores catecolaminérgicos en animales de laboratorio, en relación con la edad avanzada y por regiones cerebrales, han mostrado una disminución de la unión a receptores de dopamina, 1-adrenérgicos y-adrenérgicos en cuerpo estriado, y a receptores-adrenérgicos en el tallo cerebral. En cambio, no se observaron cambios en la unión a receptores b-adrenérgicos en relación con la edad, en la corteza cerebral [sup19]. En tejido cerebral humano, se ha observado que los sitios de unión de los receptores D[sub2]-dopaminérgicos (principalmente localizados en las membranas postsinápticas) disminuyen como consecuencia del proceso de envejecimiento en individuos normales, en correlación con una disminución funcional del sistema dopaminérgico presináptico nigroestriatal. Esto se ha demostrado mediante tomografía por emisión de positrones e inyección intravenosa de [ [sup11]C]-raclopride en 32 individuos voluntarios normales entre los 21 y 68 años de edad [sup33].
Los cambios morfológicos y neuroquímicos que se han identificado como parte del proceso de envejecimiento en el sistema nervioso central, encuentran correlación electrofisiológica [sup34,35], en donde resaltan los datos obtenidos en preparaciones in vitro de células piramidales en rebanadas de hipocampo de tres cepas diferentes de ratas entre 3 y 32 meses de edad.

En estas condiciones, se demostró, como efecto de la edad, una disminución de la sensibilidad en la preparación a los efectos de sustancias colinérgicas, como el carbacol.

documento tomado de: http://web.b.ebscohost.com/ehost/detail?vid=7&sid=3fcca775-5c54-4551-a333-890b5681b436%40sessionmgr112&hid=123&bdata=Jmxhbmc9ZXMmc2l0ZT1laG9zdC1saXZl#db=a9h&AN=3747254

No hay comentarios:

Publicar un comentario