Parte I

Parte I
Los componentes del sistema nervioso
y su comunicación
1 Biología de las células nerviosas
2 Generación y conducción de potenciales en el sistema nervioso
3 Transmisión sináptica
1
Biología de las células nerviosas
En las neuronas existen regiones
funcionalmente diferenciadas
En una neurona típica pueden identificarse morfológicamente cuatro regiones: a) el cuerpo celular, llamado también soma o pericarion, b) las
dendritas, c) el axón y d) las terminales axónicas o
sinápticas (fig. 1-1).
La función principal de las neuronas es la generación de señales eléctricas, y en esta actividad cada una
de las partes señaladas tiene un papel específico.
El cuerpo celular (o pericarion) constituye el centro
funcional y metabólico de la neurona y contiene tres
organelas fundamentales:
• El núcleo celular, que en las neuronas, a diferencia
de otras células, es de gran tamaño.
• El retículo endoplasmático, donde se sintetizan las
proteínas de membrana y secretorias.
• El aparato de Golgi, donde se realiza el procesado
de los componentes de membrana y secretorios.
Las dendritas son arborizaciones del cuerpo celular
que desempeñan el papel de zona receptora principal
para la neurona.
El axón, proceso tubular que puede alcanzar distancias considerables, actúa como la unidad conductiva
de la neurona.
Los tamaños relativos del cuerpo neuronal, de las
dendritas y del axón son variables de neurona a neurona. En muchos casos, el axón puede superar en varios
órdenes de magnitud el diámetro del cuerpo celular.
Como caso extremo puede mencionarse el de una motoneurona lumbar que inerve algún músculo del pie. Si
se ampliara el cuerpo celular de esta motoneurona al
Fig. 1-1. Neurona típica con las sinapsis que recibe. De izquierda a derecha, axodendrítica, axosomática, axoaxónica
proximal y axoaxónica distal. Esta última en general inhibitoria, con participación en la inhibición presináptica.
tamaño de una pelota de tenis, el axón tendría unos 2
km de longitud y el árbol dendrítico ocuparía el volumen de una habitación de unos 4 × 4 metros. Esto destaca la arbitrariedad de esquemas neuronales como los
de la figura 1-1: el árbol dendrítico es de una extraordinaria importancia para la neurona, no reflejado en
los esquemas habituales.
Cuando los axones son gruesos están rodeados de
una vaina aislante, la mielina, provista por las células
de Schwann en la periferia y por la oligodendroglia en
el SNC. La vaina de mielina es esencial para la conducción de alta velocidad y se halla interrumpida en
los nervios periféricos, a intervalos regulares, por los
nodos de Ranvier.
Las terminales axónicas o sinápticas constituyen
los elementos de transmisión de la neurona. A través
de ellas, una neurona contacta y transmite información
a la zona receptiva de otra neurona, o de una célula
efectora (p. ej., muscular).
4 Parte I - Los componentes del sistema nervioso y su comunicación
La zona de contacto se llama sinapsis. Cuando se
trata de una neurona, la zona postsináptica se ubica en
las dendritas y, con menos frecuencia, en el cuerpo
neuronal o en las porciones iniciales o finales del
axón.
En promedio, existen unos 1015 contactos sinápticos
en el cerebro humano adulto (es decir, unas 10.000
terminaciones sinápticas por neurona, aunque el número de estas terminaciones varía notablemente de un
tipo neuronal a otro).
Sobre la base del número de procesos originados en
el cuerpo neuronal, las neuronas se clasifican en tres
grupos:
• Unipolares.
• Bipolares.
• Multipolares.
Las neuronas unipolares se encuentran en invertebrados y presentan un único proceso que da origen a
varias ramas. Estas ramas desempeñan la función de
axón o de dendritas. En los mamíferos, la neurona sensorial primaria de los ganglios de las raíces dorsales es
una variante de la neurona unipolar, llamada seudounipolar (fig. 1-2), porque da origen a dos ramas funcionales, una periférica o dendrítica, y otra central que
constituye las raíces dorsales de los nervios espinales.
Las neuronas bipolares son de soma ovoide con dos
procesos: periférico (de función dendrítica) y central
(o axonal). Las neuronas bipolares de la retina son un
ejemplo de esta clase de neuronas (véase fig. 1-2).
Las neuronas multipolares son el tipo predominante en el SNC de los mamíferos. Presentan arborizaciones dendríticas y, en general, un solo axón; las arborizaciones dendríticas pueden emerger en todas las
direcciones del cuerpo axonal. Son ejemplos de neuronas multipolares las células piramidales de la corteza cerebral, las motoneuronas espinales y las células
de Purkinje del cerebelo (figs. 1-2 y 1-3).
De acuerdo con la longitud del axón, indicativa de la
función que desempeñan, se distinguen dos tipos de
neuronas:
• Neuronas de axón largo, o de tipo Golgi I, que
participan en la transferencia de información entre
regiones cerebrales (p. ej., neuronas piramidales de
proyección de la corteza cerebral), o que proveen un
tono basal de excitación a amplias áreas cerebrales
(p. ej., neuronas monoaminérgicas “en telaraña” del
tronco encefálico). La diferencia entre estos dos
subgrupos de neuronas Golgi I es el grado de ramificación del axón. En las neuronas de proyección,
las ramificaciones se limitan a una o unas pocas zo-
nas cerebrales, mientras que en las neuronas monoaminérgicas presentan una profusa arborización “en
telaraña”, que conecta con numerosas áreas cerebrales muchas veces alejadas entre sí.
• Neuronas de axón corto, o de tipo Golgi II, que
cumplen la función de interneuronas en circuitos locales.
Podemos así enunciar una regla elemental de formación de los circuitos neuronales en el SNC: “dos neuronas × tres circuitos”.
Es decir, dos tipos neuronales (Golgi I y Golgi II)
generan los tres circuitos básicos:
• Circuitos locales, formado por interneuronas.
• Circuitos de proyección o “punto a punto”, que
conectan circuitos locales lejanos entre sí.
• Circuitos “en telaraña”, que dan la base para
que modificaciones locales y aisladas se transformen en estados globales del SNC, por ejemplo, la vigilia, el sueño lento y el sueño REM
(de rapid eye movements, movimientos oculares
rápidos).
Las células de la glía son el componente
celular más abundante del SNC
El tipo celular más abundante en el SNC es el de las
células de la glía, cuyo número excede unas 10-50 veces el de las neuronas. En general, las células gliales
carecen de la propiedad de generar activamente señales eléctricas.
Las células gliales tienen:
• Una función de soporte para las neuronas, semejante al papel del tejido conectivo en otros órganos.
• La función de eliminación de productos de desecho
del metabolismo neuronal, o de restos celulares luego de la lesión o muerte celular.
• La provisión de vaina de mielina (figs. 1-3 y 1-5).
• Una función de buffer espacial de K+ (fig. 1-4).
• Una función de guía para la migración neuronal
durante el desarrollo.
• Una función de nutrición neuronal, con la provisión entre otros de lactato y glucosa (fig. 1-6).
• Función de captación de neurotransmisores (p. ej.,
glutamato; fig. 1-6).
• Una función activa de generación de señales de tipo
paracrino, como distintas citocinas. Este aspecto es
de vital importancia para entender los cuadros emo-
Biología de las células nerviosas 5
Fig. 1-2. Tipos de neuronas en distintas áreas del sistema nervioso central.
cionales que acompañan a las infecciones o al desarrollo de tumores. La manera en que la reacción inmune periférica afecta al SNC es por acción de las
citocinas circulantes sobre células gliales a través de
los órganos circunventriculares.
• Una muy reciente función identificada para las células gliales es la de su capacidad de regeneración
neuronal. Este aspecto está siendo muy estudiado
y se inserta en la verificación de la capacidad del
SNC para reestablecer el stock neuronal de áreas
afectadas.
Las células gliales se dividen en los siguientes grupos: a) macroglia, que comprende a los astrocitos, los
oligodendrocitos, las células de Schwann y los ependimocitos. Es de origen ectodérmico, b) microglia,
que comprende fagocitos, que son parte del sistema
inmune. Es de origen mesodérmico.
Los astrocitos median las funciones gliales mencionadas, salvo la de producir mielina, que es función
de la oligodendroglia en el SNC y de la célula de
Fig. 1-3. Pasos en la mielinización de un axón por la célula de
Schwann.
6 Parte I - Los componentes del sistema nervioso y su comunicación
Fig. 1-4. Función de buffer espacial de K+ de las células gliales. El catión que se acumula por la actividad neural se difunde por la
extremada permeabilidad de la membrana del astrocito.
Schwann en la periferia (figs. 1-3 y 1-5). La síntesis
de mielina por los oligodendrocitos está, sin embargo,
bajo la regulación indirecta de los astrocitos, a través
de una interacción de tipo paracrino.
Aunque los oligodendrocitos y las células de Schwann están específicamente encargados de la producción de la vaina de mielina, difieren entre sí en varios
aspectos funcionales. Existen unas 400-500 células de
Schwann para envolver el axón periférico de una neurona sensorial primaria del nervio femoral (de unos
0,5 metros de longitud, con distancia internodo de
Ranvier de alrededor de 1 mm). En cambio, la prolongación central de esa misma neurona sensorial está
contenida, junto con otras semejantes, en un único oligodendrocito (fig. 1-5).
Otra diferencia es que los genes que participan en la
síntesis de mielina en la célula de Schwann son activados por la presencia de axones, mientras que los de los
oligodendrocitos lo son por la presencia de astrocitos.
Debe destacarse que no hay reacción fisiológica ante
antígenos en neuronas que no implique participación
de las células de la glía.
Durante el proceso temprano de mielinización, las
células de Schwann expresan una glucoproteína
(MAG, myelin-associated glycoprotein) (sólo una parte minoritaria en la mielina madura), que se encuentra
concentrada en la adyacencia inmediata de la membrana axonal. El MAG pertenece a una superfamilia
de inmunoglobulinas implicadas en el reconocimiento
celular; otros miembros son el antígeno mayor de histocompatibilidad, la Po, los antígenos de superficie de
los linfocitos T y las moléculas de adhesión de células
neurales.
Una enfermedad neurológica, la esclerosis en placa, se caracteriza por el desarrollo de autoanticuerpos contra proteínas de la mielina. La principal proteína en la mielina periférica madura es llamada
“Po” y atraviesa la membrana celular de la célula de
Schwann. Esta proteína pertenece también a la superfamilia de proteínas de reconocimiento celular.
Biología de las células nerviosas 7
Su función es la de interaccionar con moléculas
semejantes en el proceso de compactación de la mielina.
En la parte central de la mielina (que carece de Po)
predomina un proteolípido (50% de la proteína presente). El resto de las proteínas mielínicas, tanto en
la parte central como en la periférica de la mielina,
son las conocidas como “proteína mielínica básica”,
y derivan de un mismo gen. Se puede desarrollar una
encefalomielitis alérgica experimental en ratas con
la inyección de antígenos de mielina y cuya evolución tiene las características de la enfermedad crónica humana.
La actividad neuronal, con la consiguiente acumulación de K+ en el espacio extracelular, produce
la despolarización de las células gliales. Al ser la
membrana celular de los astrocitos permeable en
forma casi exclusiva al K+, este catión es captado
con facilidad por los astrocitos, con lo que se impide una acumulación que resultaría peligrosa para
la función neuronal (función de “buffer espacial de
K+”) (véase fig. 1-4).
Se ha verificado que la conductancia al K+ difiere
entre las distintas regiones del astrocito y es muy
elevada en el pie vascular. En forma proporcional a
la actividad neuronal, la concentración extracelular
de K+ puede variar entre 4 y 10 mM (lo normal es
2,5 mM), que produce vasodilatación importante
(50% de aumento del diámetro vascular cuando se
alcanzan 10 mM de K+). Al servir los pies vasculares (podocitos) de los astrocitos como “buffer espacial” para el K+, proveen un mecanismo efectivo de
autorregulación del flujo sanguíneo cerebral. Como los astrocitos están conectados entre sí a través
de uniones estrechas, se forma entre ellos un amplio
sincitio funcional, con posibilidad de perder en otra
región el K+ ganado en una región celular (véase fig.
1-4).
En los últimos 15 años se ha identificado toda la
gama de canales dependientes del voltaje presentes
en las neuronas (cap. 2), también en células de la
glía. Tanto los oligodendrocitos como los astrocitos
expresan canales de K+ dependientes del voltaje; sólo los astrocitos poseen canales de Na+ dependientes
del voltaje. Se han identificado también distintos tipos de canales del calcio y aniónicos. Se ha propuesto que estos canales son transferidos al axón, aunque
esta hipótesis no ha sido probada. La hipótesis más
probable es que los canales sean operativos para los
distintos procesos de “asistencia de la función neuronal” regulados por la glía, ya enumerados.
Fig. 1-5. La célula de Schwann envuelve el axón periférico de
una neurona sensorial primaria. La prolongación central de esa
misma neurona sensorial está envuelta por un oligodendrocito.
El líquido cefalorraquídeo constituye
la aproximación más cercana al líquido
intersticial cerebral y está separado de la
circulación sistémica por dos barreras
Además de la masa cerebral (unos 1.400 gramos), la cavidad craneana contiene aproximadamente 75 mL de sangre y 75 mL de líquido cefalorraquídeo (LCR). La función hidrostática del LCR
es trascendente: su presencia permite la flotación
del cerebro, y así reduce el peso efectivo de 1.400
a unos 50 gramos y sirve de amortiguación ante
traumatismos craneanos.
La mayor parte del LCR se encuentra en los ventrículos cerebrales, donde se forma tanto por secreción desde el plexo coroideo (70%) como a partir de los capilares cerebrales (30%); en este último caso, el LCR
8 Parte I - Los componentes del sistema nervioso y su comunicación
Fig. 1-6. El aporte energético a la neurona está dado por la glucosa captada a través de transportadores específicos (Glut 3) y el
lactato que proviene del astrocito. El astrocito también participa en el metabolismo de transmisores (p. ej., glutamato). Hay transportadores específicos de glucosa en la pared capilar y astrocito (Glut 1) y en la microglia (Glut 5, no mostrado).
Fig. 1-7. El LCR se forma y se secreta en el plexo coroideo en los ventrículos laterales, tercero y cuarto. En el adulto, el peso del
plexo coroideo es de 2-3 g. En el espacio subaracnoideo no existe plexo coroideo.
Biología de las células nerviosas 9
Fig. 1-8. Relaciones entre los componentes del espacio subaracnoideo. Espacio de Virchow-Robin.
Fig. 1-9. Meninges y espacios meníngeos. Sección coronal a
través de la región paramediana de los hemisferios cerebrales.
arriba a las cavidades ventriculares desde el espacio
intersticial cerebral. Como se muestra en la figura 17, el LCR fluye desde los ventrículos laterales y
a través del agujero de Monro hacia el III ventrículo, y por el acueducto de Silvio, hacia el IV ventrículo.
Desde el IV ventrículo, el LCR alcanza el espacio
subaracnoideo por el foramen de Magendie. Dentro
del espacio subaracnoideo, el LCR se distribuye tanto
hacia abajo por el canal vertebral, como hacia arriba
por la convexidad cerebral (véase fig. 1-7).
Debido a que el espacio subaracnoideo acompaña
a los vasos cerebrales en trayectos prolongados dentro del parénquima cerebral (constituyendo los espacios de Virchow-Robin), existe un pasaje fácil de
solutos desde el tejido cerebral hasta el espacio subaracnoideo y desde aquí, a los ventrículos cerebrales (fig. 1-8).
La reabsorción del LCR tiene lugar en las vellosidades subaracnoideas, que funcionan como “válvulas” unidireccionales del flujo (fig. 1-9). La velocidad de formación y de reabsorción del LCR es de
unos 500 mL/día. El LCR y el intersticio cerebral
están aislados de la circulación general por dos barreras funcionales:
El término “barrera hematoencefálica” fue introducido por Ehrlich hacia fines del siglo XIX para denominar al fenómeno por el que una amplia gama de
compuestos circulantes son excluidos del SNC y no
penetran en él. Existen dos razones fundamentales
para esta exclusión: a) las características morfológicas y funcionales de los capilares cerebrales y b) las
características fisicoquímicas de la sustancia que se
va a transferirse.
En los capilares cerebrales pueden distinguirse tres
aspectos diferenciales que le dan identidad en relación
con otros capilares del organismo (fig. 1-10):
• La barrera hematoencefálica, que impide el libre
pasaje de sustancias desde los capilares cerebrales
al espacio extracelular del tejido nervioso.
• La barrera hematocefalorraquídea, que afecta el
libre pasaje de sustancias desde los capilares coroideos al LCR.
• El endotelio presenta uniones estrechas (tightjunctions), que no existen en los capilares sistémicos, y tiene muy pocas vesículas pinocitóticas. Carece de los procesos endocitóticos (endocitosis en
fase fluida, endocitosis mediada por receptor) típicos de los capilares sistémicos.
• Las células endoteliales de los capilares cerebrales
presentan numerosas mitocondrias, lo cual indica la
existencia de procesos de transporte activos. En
efecto, bioquímicamente pueden demostrarse varios
mecanismos de transporte mediados por transportadores (carriers) específicos, los que en muchos casos están asociados con la bomba Na+-K+-ATPasa.
Los capilares cerebrales están así provistos de una
verdadera “barrera enzimática” (fig. 1-11).
• Las células endoteliales de los capilares cerebrales
están rodeadas (aunque no en forma total) por células gliales, que contribuyen significativamente en
dicha barrera.
10 Parte I - Los componentes del sistema nervioso y su comunicación
Fig. 1- 10. Capilares no fenestrados en el SNC. Las células endoteliales presentan “uniones estrechas” entre sí y están rodeadas por una membrana basal y los pies de los astrocitos.
• Puede así afirmarse que los capilares cerebrales se
comportan más como órganos secretorios que como
barreras de filtración. De ellos resulta la diferente
composición del plasma y del LCR (cuadro 1-1).
Es en este nivel donde se producen los fenómenos
que conducen a la isquemia cerebral ante un daño vascular. Ellos incluyen diversas manifestaciones hemodinámicas, electrofisiológicas y bioquímicas, con numerosos círculos viciosos de retroalimentación positiva que amplifican el daño. La disminución del flujo
sanguíneo por debajo de cierto límite da por resultado
la disminución del aporte de O2 y una homeostasis iónica alterada (salida de K+ hacia el espacio extracelular y entrada de Na+ y Ca2+ en la neurona), con despolarización de la membrana y edema citotóxico. Se produce entonces una liberación masiva de neurotransmisores excitatorios (glutamato, aspartato), que es de importancia central en el establecimiento de la lesión
(véase más adelante).
En el SNC hay ciertas zonas (órganos circunventriculares) donde la barrera hematoencefálica es inexistente, debido a que los capilares carecen de las propiedades morfológicas y bioquímicas enumeradas. Los
órganos circunventriculares son verdaderas “ventanas” del SNC, que cumplen funciones quimiorreceptoras y de recepción hormonal, y que en su mayoría
Fig. 1-11. Procesos de transporte en el epitelio coroideo. Para
la secreción de LCR, tiene lugar la actividad coordinada de
transportadores de iones (círculos rojos) y canales (flechas
gruesas) en la cara basolateral (que mira al plasma) y apical
(que mira hacia el LCR). La fuerza primaria para el transporte
es la bomba Na+-K+-ATPasa; ésta mantiene la concentración de
Na+ en las células coroideas mucho más baja que en el líquido
extracelular. En consecuencia, en la membrana basolateral hay
una captación de Na+ hacia la célula en intercambio con H+
(antiporte), o en el mismo sentido que el Cl- extracelular (cotransporte). El Cl- se transporta activamente desde el plasma
hacia la célula a través de un antiporte y un cotransporte. En la
cara apical (hacia el LCR), el Na+ es bombeado activamente en
dirección de los ventrículos. A través de esta cara apical, el K+
y el Cl–, y también el HCO3- (generado por la anhidrasa carbónica, c.a.), abandonan la célula a través de canales. El movimiento de agua se asocia con la secreción de Cl- y K+ en el
LCR.
están especializadas en la neurosecreción. Los órganos circunventriculares son siete:
• Eminencia media del hipotálamo.
• Glándula pineal.
• Órgano vasculoso de la lámina terminal.
• Área postrema.
• Órgano subcomisural.
• Órgano subfornical.
• Neurohipófisis.
La naturaleza del compuesto que atraviesa la barrera
hematoencefálica también es de importancia para su
transferencia a través de ella. Entre las características
Biología de las células nerviosas 11
fisicoquímicas requeridas para el pasaje de compuestos en forma pasiva a través de la barrera hematoencefálica son importantes: a) un bajo peso molecular y b)
su afinidad por el agua, lípidos de membrana y proteínas plasmáticas y de membrana (fig. 1-12).
Las proteínas prácticamente no atraviesan en forma
pasiva la barrera hematoencefálica, mientras que entre los compuestos de bajo peso molecular, los que
son hidrosolubles la atraviesan mucho más lentamente que los liposolubles. Hay entrada de proteínas en el
SNC (p. ej., citocinas) por procesos de transporte específico.
Se denomina barrera hematocefalorraquídea a
la que afecta el pasaje de sustancias desde los capilares coroideos al LCR. La barrera hematocefalorraquídea se ubica principalmente en el sello
circunferencial establecido entre las células del
epitelio coroideo.
A diferencia de los capilares cerebrales, los capilares
del plexo coroideo presentan numerosas fenestraciones y, por lo tanto, su endotelio no impide la difusión
de sustancias desde la sangre al LCR.
En la figura 1-10 se resumen las relaciones estructurales y funcionales de ambas barreras, hematoencefálica y hematocefalorraquídea.
¿Cuál es el sitio exacto, entre los distintos componentes de estas barreras, en el que se ejerce la función
reguladora de la transferencia de sustancias?
Si bien, como ya hemos mencionado, hay zonas
identificables como barreras predominantes (el endotelio vascular para la barrera hematoencefálica; el epitelio coroideo para la barrera hematocefalorraquídea),
es más exacto considerar a las barreras como la expresión de la función conjunta de sus distintos componentes, que se detallan en la figura 1-13.
Por ejemplo, en el caso de la barrera hematoencefálica, los astrocitos no forman una barrera tan continua
como el endotelio vascular, pero, sin embargo, sería
un error considerar que los astrocitos no participan en
forma activa en el control de las sustancias que arriban
a las neuronas desde la circulación general. Las relaciones anatómicas entre estos componentes se esquematizan en las figuras 1-13 y 1-14.
Las barreras hematoencefálica y hematocefalorraquídea no están plenamente establecidas en el momento del nacimiento. Ésta es la razón por la cual cier-
Cuadro 1-1. Diferencias en concentración de diversos componentes del plasma y del LCR
Componente
LCR
Plasma
Componente
LCR
Plasma
Peso específico
1,0075
1,025
Fosfato (mmol P/L)
0,48
1,3
Sólidos totales (g/100 mL)
1,0
8,7
Lactato (mEq/L)
1,7
1,7
Contenido de agua
99,0
91,3
N2 no prot (mg N/100 mL)
19
27
Sustancias reductoras
(como glucosa)
65,0
98,0
Urea
14
14
Glucosa (mg/100 mL)
61,0
92,0
Ácido úrico
0,6
1,6
No glucosa
4,0
6,0
Aminoácidos
1,6
5
Sodio (mEq/L)
141
137
Creatinina
4
6
Potasio (mEq/L)
3,3
4,9
Colesterol (mg/100/mL)
0,14
160
Calcio (mEq/L)
2,5
5,0
Proteínas (mg/100 mL)
28
7.000
Magnesio (mEq/L)
2,4
64
Albúmina
23
4.430
Base total (mEq/L)
155
163
Globulina
5
2.270
Cloro (mEq/L)
124
101
Fibrinógeno
0
300
Bicarbonato (mEq/L)
21
23
12 Parte I - Los componentes del sistema nervioso y su comunicación
Fig. 1-12. Fuerzas fisicoquímicas participantes en el pasaje de sustancias a través de la barrera hematoencefálica (BHE). AA, aminoácidos.
tos metabolitos circulantes, que no son nocivos durante la vida adulta para la función neuronal, lo son en la
edad perinatal.
Un ejemplo es el de la bilirrubina indirecta, que
cuando aumenta en el recién nacido por hemólisis excesiva (p. ej., incompatibilidad Rh) produce un cuadro
de daño irreversible de los ganglios basales llamado
“kernicterus”. En cambio, en los adultos, ictericias
aún más pronunciadas por bilirrubina directa no causan daño cerebral debido a la existencia de las barreras ya mencionadas y a la menor toxicidad del compuesto en forma conjugada.
elementos funcionales de protección de las células
nerviosas. Su alteración, presente en diversas patologías cerebrales, conlleva graves daños para la
función neuronal.
En conclusión, las barreras hematoencefálica y
hematocefalorraquídea deben considerarse como
El flujo sanguíneo cerebral en un adulto normal es de
750 mL/min (50 mL/100 g/min); a la sustancia gris le
En el cuadro 1-2 se enumeran algunas propiedades
de la barrera hematocefalorraquídea.
El cerebro está protegido por una
estructura indeformable de hueso
craneano
Biología de las células nerviosas 13
Cuadro 1-2. Propiedades de la barrera hematocefalorraquídea
Generador de agua
Sitio principal de pasaje de agua de sangre a SNC. LCR como amortiguador para traumatismos encefálicos
Transporte activo desde SNC
Aniones orgánicos (p. ej., ácido homovanílico) y iones inorgánicos (p. ej., yoduro) son eliminados activamente manteniendo bajos los niveles de LCR
Metabolismo de fármacos
Proveedor de micronutrientes
Extracción y transporte de nucleósidos, microelementos, vita- El plexo coroideo metaboliza, como el hígado, xenobióticos
minas hidrosolubles, etc. Desde la sangre al LCR para entrar que poseen enzimas como P-450 o epóxido hidrolasa
en neuronas o en la glía
Fábrica de factores tróficos
Producción y secreción al LCR de IGF-I, TF-β, etc.
Vigilancia inmunológica
Debido a la falta de linfáticos del tejido nervioso, las células
presentadoras de antígenos interaccionan en el plexo coroideo con los linfocitos
Transporte de fármacos
Se puede evitar la BHE usando los sistemas de transportadores del plexo coroideo (p. ej., AZT)
Fuente o blanco de neuropéptidos
Receptores y/o síntesis de vasopresina, insulina, angiotensina
II, leptina. Estos péptidos actúan localmente o se distribuyen
en el tejido cerebral
Homeostasis iónica del LCR
Sensado de cambio en iones K+, Ca2+ y Mg2+ en el LCR y
ajuste de la velocidad de transporte a ellos. Regulación del
transporte de Cl- y HCO3- para mantener el pH del LCR
Entrada de agentes patógenos
Debido a la permeabilidad del plexo coroideo, los complejos
inmunes o gérmenes pueden atravesarlo (p. ej., HIV)
Fig. 1-13. Relaciones funcionales entre los distintos elementos
que componen las barreras hematoencefálica y hematocefalorraquídea. Las flechas indican la dirección del flujo del LCR.
(Modificado de Kandel y col, 2000.)
14 Parte I - Los componentes del sistema nervioso y su comunicación
Fig. 1-14. Células participantes en el intercambio entre compartimientos cerebrales. (Modificado de Kandel y col, 2000.)
corresponden 75 mL/100 g/min y a la sustancia blanca,
25 mL/100 g/min. Como hemos dicho, la presencia de
LCR reduce el peso efectivo del cerebro. Esto, junto con
la rigidez de la estructura ósea craneana, aumenta la protección del SNC ante el trauma, pero lo hace susceptible,
ante un desequilibrio del contenido del cráneo, a un aumento de la presión intracraneana.
El componente principal que ocupa la cavidad
craneana es el agua, distribuida en cuatro compartimientos: sangre, LCR y los espacios extracelular e intracelular (neuronal y glial). En forma
esquemática, puede decirse que el 80% del contenido intracraneano está constituido por la masa
encefálica, el 10% por la sangre de los vasos sanguíneos y un 10% por el LCR.
Para su integridad estructural y funcional, el cerebro
depende del aporte constante de glucosa y oxígeno y de
la eliminación de sus desechos metabólicos. Esto implica una íntima relación entre el flujo sanguíneo cerebral,
la disponibilidad de los sustratos necesarios y los requerimientos metabólicos cerebrales (fig. 1-15).
La mayor parte de la energía cerebral es
consumida para el mantenimiento del
gradiente iónico
Entre el 50% y el 80% del metabolismo energético cerebral se invierte en el trabajo de la bomba
Na+-K+-ATPasa, mientras que la biosíntesis de neurotransmisores sólo insume un 1% del total.
El resto de la energía se utiliza en tareas de biosíntesis neuronal (renovación de membranas celulares y la
síntesis de proteínas estructurales y enzimas). Debe
notarse que existe un estrecho acoplamiento funcional
entre el metabolismo cerebral, la actividad neuronal y
el flujo sanguíneo cerebral.
Ante incrementos de la actividad neuronal y de la
demanda metabólica cerebral, se produce, por acción
de quimiorreceptores vasculares, un incremento del
flujo sanguíneo cerebral. Este acoplamiento tiene
una latencia de unos 2 segundos y es estrictamente regional.
Depende principalmente de la acción de señales que
se acumulan en el líquido extracelular durante la acti-
Biología de las células nerviosas 15
Fig. 1-15. Factores que afectan el flujo sanguíneo cerebral. (Modificado de Ganong y col, 2003.)
vación neuronal, como lactato, H+, adenosina, K+,
prostaglandinas, óxido nítrico (NO) y, en forma secundaria, de la acción de neurotransmisores sobre receptores en la microcirculación cerebral, como la noradrenalina, la acetilcolina, el péptido vasoactivo intestinal (VIP) o la sustancia P.
En condiciones basales, la utilización celular de glucosa, el consumo de oxígeno y el flujo sanguíneo cerebral están en estrecha relación. Cuando aumenta la
actividad sináptica (liberación de neurotransmisor),
aumentan los requerimientos metabólicos (a través de
la glucólisis) para el metabolismo de neurotransmisores (en especial en los astrocitos, que recaptan al neurotransmisor glutamato para procesarlo a glutamina)
(véase fig. 1-6).
No es de extrañar entonces que el CO2 sea el agente
fisiológico y farmacológico más potente para modificar el flujo sanguíneo cerebral. Los vasos cerebrales
reaccionan casi instantáneamente ante cambios en la
presión local de CO2. Su aumento genera vasodilatación y su descenso tiene el efecto contrario.
Un cambio de 1 mm Hg en la presión parcial arterial
de CO2 produce un aumento del 2% en el flujo sanguí-
neo cerebral. Así, los incrementos de la actividad funcional cerebral están asociados con aumentos del flujo sanguíneo cerebral, lo cual da la base para la mayoría de los métodos de neuroimagen funcional en uso
en la actualidad.
El efecto del O2 es de menor cuantía. Sólo cuando la
presión parcial de O2 cae por debajo de 50 mm Hg se
produce vasodilatación.
Otros mecanismos que mantienen la perfusión cerebral normal son la vasodilatación refleja (mantenimiento de un flujo normal mediante la reducción de la
resistencia vascular), la circulación por arterias colaterales y el incremento en la cantidad de extracción cerebral de glucosa y O2.
Debe notarse que el control neurogénico de la circulación cerebral no tiene un papel tan importante en la
regulación del flujo sanguíneo cerebral como los factores metabólicos antes mencionados. El sistema nervioso autónomo simpático cervical (proveniente del
ganglio cervical superior) provee vasoconstricción noradrenérgica a las grandes arterias cerebrales, mientras
que el parasimpático cerebral es vasodilatador por acción de la acetilcolina en ese mismo nivel. El tono va-
16 Parte I - Los componentes del sistema nervioso y su comunicación
soconstrictor de la microcirculación depende de la
actividad de neuronas noradrenérgicas del locus coeruleus y serotoninérgicas del rafe. Hay también interneuronas corticales peptidérgicas que usan neuropéptido Y para promover la vasoconstricción o VIP para la
vasodilatación.
La autorregulación vascular cerebral
previene que ocurran modificaciones
importantes en el flujo sanguíneo
cerebral ante cambios sistémicos
En condiciones normales, el flujo sanguíneo cerebral
se mantiene constante a través de un amplio rango de
variación de la presión de perfusión cerebral (dada por
la diferencia entre la presión arterial media y la presión intracraneana y cuyo valor normal varía entre 5 y
20 cm de agua). Por este mecanismo de autorregulación vascular cerebral se previene que cambios sistémicos generen modificaciones importantes del flujo
sanguíneo cerebral.
La autorregulación resulta de un mecanismo miogénico controlado por la presión intraluminal (su aumento produce vasoconstricción y su disminución, vasodilatación) y que opera en forma independiente y simultánea con los otros factores neurogénicos, químicos y
metabólicos.
La autorregulación cerebral mantiene el flujo constante ante modificaciones en la presión de perfusión
entre 60 y 150 mm Hg. Esto protege al SNC, por
ejemplo, de los cambios posturales, de las eventuales
oclusiones arteriales o del aumento de la presión intracraneana.
Es de notar que existe un acoplamiento efectivo entre la presión intracraneana y la presión arterial sistémica. Ante el aumento de la presión intracraneana, aumenta la presión venosa intracerebral y disminuye el
flujo sanguíneo cerebral. Esto genera en forma refleja
un aumento de la presión arterial sistémica (reflejo de
Cushing).
En síntesis, puede decirse que la irrigación del cerebro depende de la presión de perfusión, o sea, de la diferencia entre la presión arterial sistémica media y la
presión intracraneana. La presión de perfusión puede
caer por:
• Disminución del volumen sistólico.
• Incremento de la presión intracraneana.
• Vasoconstricción local.
La resistencia local se controla por factores metabólicos locales (autorregulación), que mantienen el flujo
cerebral constante ante cambios de la presión arterial
sistémica, y así se mantiene la provisión constante de
O2 y glucosa para las células cerebrales. El aumento
de CO2 , y la caída del pH y de la PO2, inducen la formación de NO en la pared vascular, lo cual causa relajación vascular. La caída de CO2, y el aumento del pH
y de la PO2 producen vasoconstricción y aumento de
la resistencia vascular.
En la isquemia cerebral se compromete
el flujo sanguíneo y disminuyen el
aporte de O2 y glucosa y la eliminación
de productos del catabolismo cerebral
El cerebro tiene depósitos mínimos de energía, por
lo que la lesión por isquemia es mayor que en otros
tejidos (figs. 1-16 a 1-18, recuadro 1-1.). La isquemia
global se produce por caída de la presión arterial sistémica o por aumento de la presión intracraneana. Una
isquemia global de 5 a 10 minutos produce daño permanente e irreversible de las células nerviosas.
¿Cómo cambia la microcirculación en la isquemia?
La disminución de nutrientes y el aumento de productos de desecho son señales de aumento del flujo sanguíneo local para mantener la presión de perfusión.
Los vasos se dilatan para reducir la resistencia, la presión arterial aumenta para mantener la perfusión, y
existen factores locales de resorción del coágulo (véase fig. 1-17). La isquemia depleciona las reservas
energéticas. No hay energía para mantener los gradientes de concentración de Na+ y K+, las neuronas se
despolarizan y se liberan neurotransmisores. Se dañan
las mitocondrias y se afecta la cadena respiratoria, con
producción de radicales libres. La glucosa se convierte en lactato con reducción de la producción de ATP.
En la isquemia central se produce un área periférica
de “penumbra” (véase fig. 1-16). El destino de esta
zona indefinida (muerte o recuperación) dependerá de
la rapidez y eficacia de las medidas médicas adoptadas
en la fase aguda de la isquemia.
En la isquemia se abren canales iónicos en la membrana celular de las neuronas, el Na+ y el H2O entran
en la célula y causan edema celular. Hay liberación de
glutamato y reducción de su captación neuronal y glial
por menor disponibilidad de ATP. El glutamato se une
a receptores NMDA y no NMDA (véase cap. 3) con
entrada de Ca2+ en las células. El aumento de Ca2+
produce lesión neuronal, liberación de fosfolipasas y
alteración de fosfolípidos de membrana, con formación de eicosanoides, prostaglandinas, tromboxanos y
leucotrienos. Esto lleva a mayor vasoconstricción,
edema y coagulación intravascular. El aumento de
Biología de las células nerviosas 17
Fig. 1-16. Evolución de la zona de penumbra luego de la isquemia cerebral.
Fig. 1-17. Fenómenos celulares en la isquemia cerebral.
18 Parte I - Los componentes del sistema nervioso y su comunicación
RECUADRO 1-1
Accidentes cerebrovasculares (I)
Los accidentes cerebrovasculares son una de las tres
causas más frecuentes de coma cerebral y muerte. Consisten en la disfunción neurológica producida por la reducción del flujo sanguíneo cerebral. El cuadro neurológico puede ser transitorio o definitivo. La isquemia
cerebral es una alteración potencialmente reversible
de la función cerebral, resultante de la provisión inadecuada de oxígeno o glucosa. Si la isquemia es grave como para producir muerte celular, se llega al infarto cerebral, situación en que las posibilidades de reversión
disminuyen considerablemente. La muerte neuronal
sobreviene a los 5-10 minutos de isquemia.
La falla en la disponibilidad de energía por las células
cerebrales es la base de los síntomas neurológicos del
accidente cerebrovascular. La muerte neuronal se produce cuando las neuronas son incapaces de sintetizar
ATP. Al no contar con nutrientes, la supervivencia celular se compromete. Hemos visto en este capítulo que
como resultado de la acidosis intracelular por la glucólisis anaeróbica se deprime la respiración mitocondrial,
se producen radicales libres y tiene lugar una intensa
peroxidación de lípidos. También se altera la homeostasis iónica neuronal con entrada de Na+, Cl-, H2O y, sobre todo, de Ca2*. La entrada de agua conduce al edema celular, con compresión de los vasos sanguíneos y
mayor reducción de la circulación. Las estructuras celulares se degeneran porque no existe la energía necesaria para la síntesis de macromoléculas.
Otro factor agravante es la pérdida de los mecanismos de autorregulación del flujo cerebral, discutidos en
este capítulo. Como vimos, este proceso mantiene relativamente constante el flujo cerebral a pesar de las variaciones de la presión arterial media. El sistema es eficaz hasta un nivel inferior de presión arterial media de
60 mm Hg, con límite superior en los 150 mm Hg. En
el área de infarto cerebral, la autorregulación desaparece y el flujo sanguíneo sigue entonces en forma pasiva
a los cambios en la presión arterial sistémica.
El flujo sanguíneo cerebral disminuye ante cualquier
proceso que estreche u ocluya un vaso cerebral nutriente. Se llama estenosis a la oclusión parcial. En el
caso de la carótida, se requiere una reducción del 50%
al 75% del diámetro antes de que haya modificación
severa del flujo. Aun en estas circunstancias, el flujo cerebral puede permanecer normal si la circulación cola-
Ca2+ activa la producción de radicales libres que se
difunden a otras neuronas alterándolas con destrucción celular (véase fig. 1-18).
Otros factores agravantes son el edema de astrocitos
perineuronales y perivasculares y el daño endotelial
teral alcanza a compensar la reducción. El estrechamiento arterial es producido en general por depósitos
de lípidos en la pared (ateromas).
Una caída de la presión sistémica severa puede conducir a una disminución del flujo cerebral, aun en
presencia de vasos normales. Esta situación origina infartos en las zonas de borde, es decir, en las áreas localizadas entre la distribución de dos arterias mayores.
Como estas zonas están al final de ambos árboles arteriales, están sujetas a una perfusión sanguínea baja,
que en condiciones normales es sólo marginalmente
suficiente. Son, por lo tanto, las primeras zonas en comprometerse ante caídas de la presión arterial sistémica.
Si esta caída es prolongada y de importancia, sobreviene una isquemia cerebral global.
La hemorragia cerebral es una de las formas más
graves de accidente cerebrovascular y resulta de la
ruptura espontánea de la pared de un vaso sanguíneo
debilitado por una hipertensión arterial de larga evolución, o por la presencia de un ensanchamiento congénito de la pared o un aneurisma. En el primer caso, la
hemorragia ocurre hacia el parénquima cerebral (hemorragia intracerebral). En el segundo caso, se acompaña además de hemorragia hacia el LCR, dado que los
aneurismas se ubican en general en la superficie de los
hemisferios. Ambos tipos de hemorragias (intracerebral, subaracnoidea) son de pronóstico serio, debido al
efecto de masa y compresión de estructuras cerebrales
vecinas y al severo espasmo de los vasos cerebrales debido a la presencia de sangre en el LCR.
Los accidentes cerebrovasculares están en general precedidos por ataques isquémicos transitorios, que ceden
en forma espontánea (en un lapso de 15 minutos a 24
horas). Una causa común de estos ataques transitorios es
el breve episodio de isquemia producido por el pasaje de
un émbolo, que produce obstrucción hasta que el émbolo se destruye y fluye por el árbol circulatorio. Estos émbolos pueden originarse en el corazón o en una lesión
arteriosclerótica de un vaso grande, como la carótida. Un
sitio común es la bifurcación de ésta en su rama interna
y externa. Los émbolos producidos pueden causar disfunción sensorial, motora o del lenguaje, o ceguera unilateral transitoria. Los ataques isquémicos transitorios deben
evaluarse y diagnosticarse cuidadosamente a fin de prevenir episodios de mayor gravedad.
con aumento de la permeabilidad de la barrera hematoencefálica. Así, proteínas del plasma entran en el espacio intersticial cerebral y se produce edema vasogénico con aumento de la presión intracraneana y mayor
compromiso del flujo sanguíneo. El cuadro clínico
Biología de las células nerviosas 19
Fig. 1-18. Progresión de fenómenos en la isquemia cerebral.
que se produce es altamente dependiente del territorio
vascular involucrado (recuadro 1-2).
Las neuronas presentan un potencial
de reposo y cuatro tipos de señales
eléctricas
Las señales neurales dependen de las propiedades
eléctricas de la membrana celular, y en las neuronas se
observan distintos tipos de potenciales.
En forma general, y con dependencia de la región
neuronal examinada, las neuronas presentan un potencial de reposo y las siguientes señales eléctricas:
• Señal de entrada.
• Señal de integración.
• Señal de conducción.
• Señal de salida o de secreción (fig. 1-19).
El potencial de reposo resulta, como en toda célula
del organismo, de la separación de cargas eléctricas a
través de una membrana celular que es semipermeable. Si el valor del potencial extracelular se fija en forma arbitraria en 0 mV, el interior de las neuronas será
negativo (unos -60 a -70 mV). Este fenómeno no es
privativo de las neuronas. Los valores del potencial de
reposo en distintas células del organismo varían entre
-40 y -75 mV, con excepción del músculo esquelético, donde alcanza unos -90 mV. Cuando el potencial
de reposo de la membrana se hace más negativo que
en la situación de reposo, es decir, cuando aumenta,
se habla de hiperpolarización. Por el contrario, una
reducción en el potencial de membrana, por ejemplo,
de –70 a –40 mV, se llama despolarización. La hiperpolarización hace a la neurona menos excitable,
mientras que la despolarización la transforma en más
excitable.
La señal de entrada comprende dos variantes,
según se trate de la superficie receptora de las
neuronas sensoriales o de las superficies dendrítica o somática de las neuronas centrales. En las
neuronas sensoriales, el cambio de potencial se
denomina potencial receptor o generador; en
las dendritas o el soma neuronal se llama potencial sináptico.
Ambos potenciales son de naturaleza local, graduados y de propagación pasiva o electrotónica; disminu-
20 Parte I - Los componentes del sistema nervioso y su comunicación
RECUADRO 1-2
Accidentes cerebrovasculares (II)
El déficit neurológico producido por los accidentes
cerebrovasculares depende del vaso sanguíneo involucrado. El cerebro está perfundido por las arterias carótidas y las basilares (figs. 1-20 y 1-21). Uno de los cuadros más comunes involucra al territorio de la arteria
cerebral media. Esta arteria tiene dos ramas: una profunda (la lenticuloestriada) y otra superficial (pial). La
rama profunda irriga la cápsula interna, parte del globo
pálido y del caudado, y la corona radiata. La rama pial
irriga la superficie lateral de los lóbulos frontal, temporal y occipital. El cuadro clínico que resulta de la estenosis u oclusión de la arteria cerebral media depende
de cuál de las ramas es la más afectada. Entre los síntomas más comunes se encuentran la hemiparálisis y la
pérdida de sensibilidad contralateral, ambas más pronunciadas en el miembro superior. Esto se debe a que
la representación del miembro inferior en la corteza
sensorial y motora primaria está en la superficie medial
de los lóbulos frontal y parietal (“hombrecillo invertido
con los miembros inferiores colgando el espacio interhemisférico”; cap. 4). Estas áreas están fuera del territorio de la cerebral media.
La afasia es común en las lesiones vasculares del hemisferio dominante (cap. 16). Cuando la lesión ocurre
en el hemisferio no dominante, en especial en el lóbulo parietal, se produce una alteración grave de la representación espacial (abandono del hemicuerpo contralateral o neglect syndrome), en el cual el paciente no
atiende a objetos o estímulos localizados contralateralmente a la lesión (cap. 16). En forma independiente de
este cuadro, puede presentarse hemianopsia contralateral cuando están involucradas las radiaciones ópticas,
es decir, las vías talamocorticales que conectan el cuerpo geniculado lateral con la corteza visual (cap. 5).
La arteria cerebral anterior irriga al lóbulo frontal
anterior y a partes de la corteza frontal y parietal en la
región interna de los hemisferios. Por las razones ya citadas, la alteración del flujo en esta arteria se acompaña de parálisis y de pérdida de la sensibilidad en el
miembro inferior contralateral. Este cuadro no se acompaña de hemianopsia ni de afasia. Los ojos pueden estar desviados hacia el sitio de la lesión debido al compromiso del área frontal de la mirada, responsable de
dirigir los movimientos oculares rápidos de persecución
de objetos en el plano horizontal (véase cap. 5). Cuando esta zona está dañada, predomina la del hemisferio
opuesto, razón por la que el enfermo tiene los ojos desviados hacia la lesión (véase fig. 10-24).
La oclusión de la arteria carótida interna da por resultado el infarto de los dos tercios anteriores del hemisferio correspondiente, en el área de distribución de
las dos arterias mencionadas, cerebral media y anterior.
Como la arteria cerebral anterior recibe flujo colateral
de la homónima del hemisferio opuesto, el cuadro con
frecuencia se limita al compromiso del territorio de la
cerebral media (véase fig. 1-21)
La oclusión de una arteria vertebral puede pasar
inadvertida si la vertebral opuesta está normal y aporta
circulación colateral a través de la arteria basilar. En
otros casos, la oclusión de la arteria vertebral puede derivar en infarto del territorio de unas de sus ramas, la arteria cerebelosa posteroinferior. Esto desencadena un
cuadro de compromiso de la porción lateral del bulbo,
conocido como “síndrome de Wallenberg”. Las estructuras afectadas son la rama espinal del trigémino, el
tracto espinotalámico, el núcleo ambiguo del vago,
el pedúnculo cerebeloso inferior y las fibras simpáticas
descendentes (cap. 12). Como consecuencia, el síndrome de Wallenberg comprende, desde el punto de vista
sensorial, pérdida de la sensibilidad dolorosa y térmica
(pero no táctil) de la porción homolateral de la cara (vía
no cruzada del tracto espinal del V par) y pérdida de la
sensibilidad al dolor y temperatura de la mitad opuesta del cuerpo (por lesión de la vía espinotalámica, que
es cruzada) (cap. 4). Hay incoordinación homolateral
de los miembros (por lesión del pedúnculo cerebeloso
inferior) y disfonía (por parálisis homolateral de las
cuerdas vocales (lesión del núcleo ambiguo del X par).
En el ojo homolateral se observan ptosis (caída del párpado) y miosis (constricción de la pupila) por lesión del
simpático. Se alteran también de manera significativa
los mecanismos del sueño y del soñar (cap. 15). El síndrome de Wallenberg es un buen ejemplo de correlación anatómica, fisiológica y clínica. También ilustra un
hecho de interés: cuando existen cuadros sensoriales o
motores cruzados (un lado de la cara y el lado opuesto
corporal), ello implica lesiones del tronco encefálico.
La obstrucción de la arteria basilar lleva al infarto
de la porción superior del tronco encefálico y de ambos
lóbulos occipitales. Este cuadro con frecuencia es fatal.
El par de arterias cerebrales posteriores se origina de la
bifurcación de la porción terminal de la arterial basilar.
Cada arteria cerebral posterior tiene una rama hemisférica que irriga al lóbulo occipital y ramas perforantes
que irrigan al tronco encefálico, junto con otras ramas
de la basilar (véase fig. 1-20). La oclusión de las ramas
hemisféricas de una arteria cerebral posterior produce
hemianopsia (pérdida de la mitad del campo visual)
contralateral homónima en ambos ojos (cap. 5). Por
ejemplo, una oclusión de la arteria cerebral posterior
derecha produce un infarto occipital derecho con pérdida de la mitad izquierda del campo visual de ambos
ojos.
Cuando se ocluyen ambas ramas hemisféricas de las
cerebrales posteriores, la pérdida total de la visión que
se produce se denomina “ceguera cortical” (cap. 5). Los
Biología de las células nerviosas 21
RECUADRO 1-2 (Cont.)
Accidentes cerebrovasculares (II)
Fig. 1-20. Irrigación del cerebro, vista basal. La vía sanguínea principal es a través de la arteria carótida interna y el sistema
vertebrobasilar, los que se comunican entre sí a través del polígono de Willis.
Fig. 1-21. Superficies lateral y medial del cerebro, que muestran la distribución de las principales arterias cerebrales. Las arterias cerebral anterior y media son ramas de la carótida interna; la arteria cerebral posterior es rama de la arteria basilar.
22 Parte I - Los componentes del sistema nervioso y su comunicación
RECUADRO 1-2 (Cont.)
Accidentes cerebrovasculares (II)
pacientes con este cuadro muchas veces niegan la
existencia de la ceguera.
Cada arteria cerebral posterior también perfunde al
esplenio, denominación que recibe la porción posterior
del cuerpo calloso. Cuando esta estructura se infarta,
en conjunto con la corteza visual primaria del hemisferio dominante, se origina un cuadro de alexia (imposibilidad de comprender la palabra escrita) sin agrafia
(imposibilidad de escribir) (véase cap. 16).
El cuadro de hemiacromatopsia (pérdida de la visión
cromática de un hemicampo visual) se origina cuando se
lesionan las áreas secundarias visuales en el infarto de la
porción inferior y medial del lóbulo occipital. Esto se debe a que en estas áreas se encuentran zonas que discriminan el color (cap. 5). Como en el caso de la hemianop-
sia, se afecta la visión de color del hemicampo visual
opuesto a la lesión en ambos ojos.
Además de las lesiones citadas, que corresponden a
las grandes ramas de las arterias cerebrales, se producen también infartos lacunares, o pequeñas lesiones
de menos de 15 mm de diámetro, debidas a la oclusión de arterias penetrantes pequeñas que se han alterado por la hipertensión crónica. Aunque de poca extensión, estas lesiones suelen ser devastadoras. Por
ejemplo, un infarto lacunar que implica a la cápsula interna o al tracto piramidal en la protuberancia puede
producir una hemiparesia grave, o un infarto lacunar
del núcleo ventral posterior del tálamo puede producir
una pérdida sensorial severa contralateral con síndrome talámico (cap. 4).
Fig. 1-19. Las distintas señales de recepción, integración, conducción y secreción en neuronas sensoriales, motoras e interneuronas. A la derecha, los distintos potenciales encontrados en cada segmento. (Modificado de Kandel y col. 2000)
Biología de las células nerviosas 23
yen en forma progresiva en intensidad, y no se detectan más allá de 1 o 2 mm del sitio de origen. Su amplitud es de 0,1 a 5 mV, excepto en casos particulares como la placa motora (véase cap. 3) o en las sinapsis de la
fibras trepadoras con células de Purkinje del cerebelo
(véase cap. 11). Los potenciales receptores o generadores se detectan en los receptores sensoriales y son, en sus
distintas variantes, una representación analógica del estímulo. Pueden ser hiperpolarizantes (inhibitorios) o
despolarizantes (excitatorios).
Los potenciales sinápticos son el medio por el cual
una neurona puede modificar el potencial de membrana de las células con las cuales se conecta. Para ello,
la neurona presináptica libera un transmisor químico
o, con menor frecuencia, la transmisión se realiza por
un mecanismo eléctrico.
En la transmisión química, el neurotransmisor interactúa con receptores ubicados en la superficie de la
membrana postsináptica, lo cual da lugar a la generación del potencial sináptico, que puede ser de tipo inhibitorio: potencial inhibitorio postsináptico (PIPS)
(que es hiperpolarizante) o excitatorio: potencial excitatorio postsináptico (PEPS) (de naturaleza despolarizante). La duración de los potenciales sinápticos es
variada (desde milisegundos a, en ciertos casos, segundos o minutos).
La señal de integración se observa en la “zona gatillo” de la membrana neuronal, donde los distintos potenciales locales, propagados electrotónicamente, se suman
y dan origen al potencial de acción. En general, aunque
no siempre, la “zona gatillo” se ubica en el cono axonal.
Esta zona se caracteriza por poseer una concentración
elevada de canales de Na+ y K+ dependientes del voltaje, particularidad que la transforma en la porción de menor umbral de toda la membrana celular. Si la suma de
los potenciales sinápticos alcanza el umbral, se genera
un potencial de acción; de allí que se llame “integradora” a la señal producida. Veremos en el siguiente capítulo que dicha suma puede ser de tipo espacial o temporal.
La señal de conducción es el potencial de acción.
Mientras que los potenciales sináptico o receptor se
propagan en forma pasiva y disminuyen en amplitud
con la distancia, el potencial de acción (o “potencial
espiga”) tiene las siguientes propiedades:
• Se propaga activamente a lo largo del axón (o en
ciertos casos, como las neuronas piramidales de la
corteza cerebral, también por las dendritas).
• No disminuye su intensidad en función de la distancia.
• Es de naturaleza “todo o nada”.
• Es semejante en todas las neuronas, sea cual fuere la
función que tenga la neurona (sensorial, motora o de
interneurona). La amplitud del potencial de acción
es de unos 100 mV y dura 0,5-2 mseg.
La señal de salida se observa en las terminales sinápticas del axón, donde la despolarización produce la
liberación de neurotransmisor (sinapsis de tipo químico) o perturba, debido a la aposición de membranas, el
potencial de reposo de la neurona postsináptica (sinapsis de tipo eléctrico).
En el caso de las sinapsis químicas, la liberación de transmisor depende de la entrada de
Ca2+ e implica la generación de un potencial
local, llamado potencial secretor, desencadenado por el potencial de acción.
La entrada de Ca2+ es proporcional a la intensidad
del potencial secretor y es esencial para la liberación
exocitótica del transmisor.
La distribución de canales dependientes del voltaje
señalada (de Na+ y K+ en el axón; de Ca2+ en la terminal neural) no debe tomarse como absoluta. En las
dendritas coexisten los tres tipos de canales dependientes del voltaje en regiones intersinápticas de la
membrana celular; también están presentes los canales
regulados por transmisor, característicos de la región
sináptica. Esta coexistencia de canales de distintos tipos define el perfil de descarga típico de cada neurona
(véase cap. 3).
Cada neurona comprende un conjunto
de macromoléculas específicas y no
específicas
Hemos mencionado que las formas neuronales son
en extremo variadas (unas 10.000). Esta diversidad citológica es el resultado del proceso embriológico conocido con el nombre de diferenciación. Cada célula
diferenciada sintetiza sólo ciertas macromoléculas
(enzimas, proteínas estructurales, componentes de
membrana, productos de secreción), es decir, utiliza
sólo una porción del material genético que contiene.
Muchos componentes de las neuronas son comunes
a otras células y, por lo tanto, no son específicos. Otros
componentes se encuentran sólo en las neuronas, o
únicamente en ciertos grupos neuronales, y son entonces específicos. Es decir, cada neurona comprende
un conjunto de macromoléculas específicas y no específicas.
Como ejemplo de lo antedicho, mencionamos aquí
algunas diferencias y semejanzas entre los dos componentes neuronales del reflejo miotático, cuya función
24 Parte I - Los componentes del sistema nervioso y su comunicación
Fig. 1-22. Estructura histológica de una motoneurona del asta anterior de la médula espinal. A. Un único axón mielinizado se extiende desde el asta anterior medular a las fibras musculares. B. Sección transversal a través de las porciones internodales que comprenden las capas de mielina formadas por la célula de Schwann. C. Sección longitudinal del nodo de Ranvier, con en axón central desprovisto de la capa de mielina.
se analiza en detalle en el capítulo 9 (véase fig. 9-14).
El reflejo miotático está mediado por una neurona
sensorial primaria aferente (Ia), con su soma ubicado en los ganglios de las raíces dorsales, y dos prolongaciones, una periférica que termina en el huso muscular del músculo esquelético, y una central hacia la
médula espinal. El segundo componente neuronal de
este reflejo es la motoneurona alfa ubicada en el asta anterior de la médula espinal, y sobre la cual hace
sinapsis la prolongación central de la aferente primaria Ia. La neurona sensorial primaria y la motoneurona alfa difieren entre sí en:
• Su forma (seudounipolar en las aferentes primarias,
multipolar en el caso de las motoneuronas alfa).
• En el tipo de conexiones que recibe (la información
de entrada llega a la motoneurona a nivel de las dendritas en un 95% y sólo el 5% en el cuerpo neuronal; en el caso de las neuronas sensoriales, ello ocurre en uno de los extremos seudounipolares).
• En el tipo de receptor presente en sus membranas
celulares (sensible a la deformación celular producida por el estiramiento del músculo en las aferentes
primarias; específico para neurotransmisores como
el glutamato, el GABA y la glicina en las motoneuronas alfa).
• En el transmisor que emplean (glutamato para las
aferentes primarias, acetilcolina para las motoneuronas alfa).
Como semejanzas entre ambas neuronas pueden
mencionarse, entre otras propiedades:
• Canales similares de Na+, K+ y Ca2+ dependientes
del voltaje en la membrana neuronal.
• Tienen un idéntico mecanismo de intercambio Na+
-K+ (la bomba Na+-K+-ATPasa).
• Ambos tipos de neuronas presentan axones envueltos por una vaina de mielina (fig. 1-22).
Es decir, las similitudes y las diferencias dependen de
la síntesis y la distribución de las proteínas neuronales.
La fracción de material genético expresada por las células nerviosas es la mayor del organismo. Se calcula que
unas 200.000 secuencias distintas de RNA mensajero son
expresadas en el cerebro, lo cual constituye unas 10-20
veces más que lo observado en el hígado o el riñón. La
velocidad de expresión de estos genes es variada. Los estudios sobre genes de expresión temprana (p. ej., oncogén c-fos) han incorporado un elemento dinámico en la
descripción de las conexiones cerebrales, ya que se consideran marcadores de la actividad neuronal. En este sentido, los resultados obtenidos coinciden con los de la autorradiografía con glucosa radiactiva (véase cap. 10). Un
Biología de las células nerviosas 25
adelanto de interés es el análisis mediante el desarrollo de
formas atenuadas de virus (herpes simple, adenovirus)
que infectan a las neuronas y permiten la transferencia de
genes a las neuronas maduras adultas. Así se puede inducir la síntesis de proteínas que desempeñan un papel crítico en la fisiología neuronal. Esta manipulación genética es específica bioquímica y anatómicamente, y puede
realizarse en regiones individualizadas del encéfalo adulto. Abre también la posibilidad de la terapia génica. Con
excepción de algunas pocas proteínas codificadas por el
genoma mitocondrial, todas las especies de RNA mensajero en las neuronas tienen origen nuclear.
Las neuronas, como otros tipos de células, sintetizan
tres clases de proteínas:
• Proteínas que se sintetizan en el citoplasma y permanecen en él.
• Proteínas de síntesis citosólica, pero con destino final mitocondrial, nuclear o peroxisómico.
• Proteínas que se sintetizan en asociación con membranas y se distribuyen por medio de vesículas en
distintas organelas.
Las proteínas citoplasmáticas o citosólicas constituyen la fracción más importante y comprenden: a)
elementos fibrilares del citoesqueleto (neurofilamentos, tubulina y actina y proteínas asociadas que, en
conjunto, representan el 20% de las proteínas neuronales), b) enzimas del metabolismo intermedio. Son
proteínas sintetizadas en los polisomas libres y producidas en su forma final, con muy poco procesado posterior y c) proteínas con destino mitocondrial, nuclear
o peroxisómico que también se sintetizan en polisomas libres, con inserción posterior en el sitio de destino (transferencia postraduccional).
Las proteínas de membrana y secretorias resultan
de la acción RNA mensajeros que forman polisomas
asociados con el retículo endoplasmático rugoso. La
sustancia de Nissl basófila, típica de las neuronas, es
el resultado de la tinción de este RNA mensajero. La
cadena peptídica comienza a sintetizarse por el N-terminal, y existe una secuencia llamada péptido señal,
relativamente hidrófoba, que no permanece en la proteína madura. El péptido señal tiene varias funciones.
Por un lado, le permite al polisoma unirse a la superficie citoplasmática de la membrana del retículo endoplasmático. Asimismo, detiene la traducción del RNA
mensajero. Por último, se libera péptido señal y la traducción recomienza.
Según el destino final de la proteína, el péptido naciente:
• Se incorpora a porciones de la membrana del retícu-
lo endoplasmático, que luego se transferirán, previo
pasaje por el aparato de Golgi, a la membrana celular (proteínas de membrana) o a distintas organelas,
como la membrana nuclear, el aparato de Golgi, las
vesículas secretorias, los endosomas, o el mismo retículo endoplasmático. Existen varias configuraciones de inserción de proteínas a membranas, según la
atraviesen por un único sitio de inserción o varios
(ejemplo de este último caso son las proteínas constitutivas de los canales iónicos).
• Se trasloca a la luz de las cisternas del retículo (proteínas secretorias). En el caso de las proteínas secretorias, durante este período se produce un procesado activo del péptido original, que incluye ruptura
de la proteína en fragmentos de menor peso molecular, glucosilación, sulfatación, etc. Estas modificaciones tienen lugar dentro de vesículas, las que por
transporte axoplasmático son transferidas hacia la
membrana celular.
Puede así concluirse que las proteínas de membrana
y las destinadas a la secreción son modificadas de manera significativa luego de su síntesis, a diferencia de
lo que ocurre con las proteínas citosólicas. Los productos secretorios son sintetizados como parte de largas cadenas polipeptídicas, que sufren luego sucesivos
procesos de hidrólisis proteolítica.
Los mecanismos de transferencia de las vesículas
desde el retículo endoplasmático al Golgi, y de allí a
los sitios de inserción en la membrana o de secreción,
son complejos. En las neuronas, las proteínas de membrana y de secreción son vehiculizadas a sus sitios finales por una de dos vías diferentes: a) en la vía constitutiva, las vesículas se mueven continuamente para
renovar el plasmalema, llevando nuevos constituyentes y reciclando los viejos a través de los endosomas.
Luego de ser recuperados del plasmalema, los endosomas entran en los lisosomas para ser degradados, o son
reciclados para reaparecer en la membrana plasmática
y b) en la vía regulada, las vesículas secretorias o sinápticas se fusionan con la membrana celular sólo en
el momento de la secreción que, como veremos, es dependiente del Ca2+ (fig. 1-23).
Cada sinapsis tiene un conjunto
de receptores, canales y moléculas
apropiadas para los neurotransmisores
participantes
Una cuestión clave en la biología de las neuronas es
comprender cómo los componentes celulares son dirigidos a distancia desde el núcleo celular a muy distin-
26 Parte I - Los componentes del sistema nervioso y su comunicación
te a la proteína citoesquelética MAP-2 (microtubuleassociated protein; véase más adelante), y el que codifica la síntesis de la subunidad alfa de la proteincinasa
dependiente de calmodulina. En menor proporción, en
las espinas dendríticas se encuentran ARNm correspondientes a otros componentes del citoesqueleto. Los
ARNm mencionados se transportan asociados con los
componentes del citoesqueleto, por transporte axoplasmático lento.
En forma semejante a lo que ocurre en las neuronas,
se produce la síntesis de proteínas en regiones alejadas
del núcleo en células gliales. Por ejemplo, en los oligodendrocitos y en las células de Schwann, la proteína básica de la mielina es sintetizada en los procesos
celulares (donde se encuentran los ARNm correspondientes), mientras que los proteolípidos se sintetizan
perinuclearmente.
La función apropiada del sistema nervioso
depende del rápido y eficiente flujo de información
entre las neuronas y sus efectores, producido a
través de las sinapsis.
Fig. 1-23. Ciclo de vida de las vesículas sinápticas. Se sintetizan, se ensamblan y se exportan desde el aparato de Golgi,
transportándose por transporte axonal rápido hacia la sinapsis.
Luego de la exocitosis y el reciclado retornan al cuerpo celular
por transporte retrógrado, donde se digieren en los lisosomas.
(Modificado de Kandel y col, 2000.)
tos sitios del árbol dendrítico o del axón. Veremos más
adelante (cap. 3) que la función sináptica es el resultado de una particular combinación de proteínas (receptores, canales iónicos, moléculas de adhesión y
sistemas de segundos mensajeros), que determinan la
respuesta postsináptica al transmisor liberado en dicha
sinapsis.
Por lo tanto, una neurona central, que recibe en
promedio 104 sinapsis, debe construir 104 microambientes sinápticos que sean adecuados para
las variadas señales recibidas.
Hasta hace poco se pensaba que estos microambientes se obtenían mediante los procesos de exportación
de proteínas desde el pericarion. Sin embargo, se ha
identificado un segundo mecanismo dado por ARN
mensajeros que se transfieren desde el núcleo neuronal a sitios sinápticos específicos para facilitar la síntesis local de proteínas. Ésta es la razón de que se encuentren polirribosomas en dendritas, inmediatamente
por debajo de los sitios postsinápticos. Dos tipos de
ARNm predominan en las dendritas, el correspondien-
Si bien la morfología de la sinapsis se ha estudiado
durante mucho tiempo, sólo recientemente se ha obtenido información sobre las señales moleculares responsables de la organización de estas estructuras.
La concentración selectiva de receptores es una de las
propiedades típicas de la sinapsis. Los estudios más detallados se han efectuado sobre el receptor nicotínico de
la placa muscular (véase cap. 2). En la sinapsis, la densidad de receptores es de unas 10.000 moléculas/mm2,
mientras que fuera de la placa motora la densidad es
unas 1.000 veces menor. La principal molécula responsable de esta concentración es una proteína de 200 kDa
producida por las motoneuronas y que se asocia con la
membrana postsináptica, llamada agrina. Esta proteína
tiene homologías con otros factores de crecimiento, como el factor de crecimiento epidérmico.
El transporte axoplasmático es una
adaptación funcional a la polaridad
extrema de las neuronas
Las neuronas son células secretorias. Como las células endocrinas, en las cuales los gránulos de secreción
se ensamblan en el aparato de Golgi, las neuronas presentan vesículas de almacenamiento del transmisor
(vesículas sinápticas), también formadas en el sistema
neuronal de membranas internas. A diferencia de las
células glandulares, la extrema polarización de la neurona hace que en muchos casos la distancia entre el
Biología de las células nerviosas 27
cuerpo celular y las terminales sinápticas sea considerable. Líneas arriba hemos mencionado el ejemplo de
una motoneurona lumbar, con un axón varios órdenes
de magnitud más largo que el diámetro del pericarion.
Cobra así extrema importancia el tráfico de sustancias
entre el soma y las terminales o dendritas, denominado transporte axoplasmático.
Existen dos tipos de transporte axoplasmático:
• Anterógrado.
• Retrógrado.
Dentro del transporte axoplasmático anterógrado se
distinguen los siguientes subgrupos: a) rápido y b)
lento.
En esencia, todas las organelas celulares que contienen membranas se exportan desde el cuerpo celular
por un proceso de transporte axoplasmático anterógrado rápido, de velocidad promedio de 400 mm/día.
Los principales componentes transportados por
este proceso son las vesículas sinápticas y las mitocondrias.
Durante la exocitosis en las terminales neurales, las
vesículas sinápticas se reciclan varias veces y la membrana celular es renovada constantemente por nuevos
componentes que arriban desde el soma neuronal. A
fin de mantener un equilibrio entre los nuevos componentes de membrana que llegan y los que se reciclan
en la terminal, estos últimos retornan al cuerpo celular
para su degradación o posterior reutilización. La velocidad de tal transporte axoplasmático retrógrado es
de unos 200 mm/día.
Además de la función de reciclado de vesículas y de
la membrana celular, el transporte axoplasmático retrógrado es utilizado para transferir al soma señales
producidas en elementos celulares postsinápticos, como por ejemplo, el factor de crecimiento neural. Este factor estimula el crecimiento de grupos neuronales
durante el desarrollo embriológico del SNC y tiene
una posible aplicación en la recuperación del tejido
neural adulto ante degeneraciones seniles o luego de la
lesión. Pertenece a una familia más amplia de moléculas tróficas neurales, llamadas neurotrofinas, que actúan sobre receptores vinculados a tirosincinasa y
constituyen señales de recuperación celular que impiden la entrada de la célula en el proceso de apoptosis.
Las neurotrofinas de mayor importancia son el factor
de crecimiento neural, la neurotrofina 3, la neurotrofina 4/5 y el factor neurotrófico cerebral (brain-derived neurotrophic factor, BDNF).
Todos pueden producirse en la postsinapsis como
consecuencia de la actividad neural y son transportados por transporte axoplasmático retrógrado a las neu-
ronas presinápticas. Es de interés que tanto la actividad eléctrica normal como las crisis convulsivas repetidas modifican la anatomía y la excitabilidad de las
redes neurales y la expresión de los genes que codifican la síntesis de neurotrofinas. Es probable que estos
mecanismos sean de importancia en procesos normales (p. ej., sueño, cap. 15; aprendizaje, cap. 16) y patológicos (epilepsia, cap. 15).
Por transporte axoplasmático retrógrado, penetran el
SNC virus neurotrópicos como los agentes del herpes,
de la rabia y de la poliomielitis, así como toxinas (toxina tetánica).
El transporte axoplasmático anterógrado lento
presenta dos componentes: a) velocidad de 0,5-3 mm/día
y b) velocidad de 4-6 mm/día. A través del transporte axoplasmático anterógrado lento viajan componentes citosólicos (elementos del citoesqueleto y
proteínas solubles). El subtipo más lento comprende
las proteínas que forman los neurofilamentos y las
que constituyen los microtúbulos (tubulina alfa y beta y proteínas asociadas, como las MAP). El subtipo
más rápido de transporte axoplasmático anterógrado
lento involucra a la actina (la cual al polimerizarse da
origen a los microfilamentos) y a la clatrina (proteína que recubre vesículas en reciclado en el extremo
secretorio); la calmodulina también se desplaza en
este componente.
Como puede apreciarse, los tres componentes principales del citoesqueleto, microtúbulos, neurofilamentos y microfilamentos, son transportados a través del
axón y las dendritas por transporte axoplasmático anterógrado lento.
La forma de estudio de los distintos tipos de transporte axoplasmático consiste en la inyección de precursores
radiactivos (p. ej., aminoácidos) o de micropartículas radiactivas en las cercanías del soma neuronal y el seguimiento de las moléculas marcadas a lo largo del axón.
Mediante este procedimiento se ha establecido que el
transporte axoplasmático anterógrado rápido es: a) dependiente de la fosforilación oxidativa, b) no es modificado por inhibidores de la síntesis de proteínas, c) se
observa aun en axones desconectados del soma. Este
transporte rápido está basado en los microtúbulos, que
proveen una “vía” estacionaria sobre las cuales se mueven las organelas en forma saltatoria.
El transporte axoplasmático anterógrado rápido depende de varios de los filamentos que constituyen el
citoesqueleto, es decir, la actina, la miosina y los microtúbulos. Los microtúbulos proveen un “riel” sobre
el cual se mueven las partículas, y la traslocación, que
es dependiente de la energía, sería por deslizamiento
de filamentos de actina y miosina, en forma semejante al proceso de contracción muscular (véase cap. 7).
28 Parte I - Los componentes del sistema nervioso y su comunicación
Fig. 1-24. Una MAP (proteína asociada con los microtúbulos),
la cinesina, de actividad ATPasa, está directamente vinculada
con el transporte axoplasmático anterógrado rápido. En presencia de ATP, produce la fuerza necesaria para el desplazamiento de las organelas.
Como hemos mencionado, los microtúbulos se componen de tubulina y proteínas asociadas (MAP). Una
de estas proteínas, la cinesina, de actividad ATPasa,
está directamente vinculada con el transporte axoplasmático anterógrado rápido, y produce, en presencia de
ATP, la fuerza necesaria para el desplazamiento de las
organelas (fig. 1-24). Otra proteína de características
semejantes, la dineína, es la responsable del transporte axoplasmático retrógrado.
Los elementos fibrilares del citoesqueleto neuronal
se mueven por transporte axoplasmático lento. Estas
proteínas determinan la forma neuronal; presentan
cambios de importancia en el envejecimiento normal y
patológico (enfermedad de Alzheimer; cap. 16).
Las familias de proteínas fibrilares
del citoesqueleto neuronal son tres
Los principales elementos fibrilares del citoesqueleto axonal son:
• Microtúbulos.
• Neurofilamentos.
• Microfilamentos (fig. 1-25).
En cada caso se presentan también proteínas asociadas.
Los microtúbulos, compuestos por 13 protofilamentos de tubulina alfa y beta, tienen un diámetro de
unos 25 nm, y están orientados longitudinalmente.
Son de importancia para definir la direccionalidad del
transporte axoplasmático anterógrado rápido y del retrógrado. Su longitud máxima en las dendritas o en el
axón es de unos 0,1 mm, no recorren toda la extensión
intracelular y no se continúan con microtúbulos del
cuerpo celular. Diversas proteínas asociadas (MAP-1,
MAP-2, tau) regulan la estabilidad de los microtúbulos y promueven su polimerización.
Los neurofilamentos, de 10 nm de diámetro, son
los elementos fibrilares más abundantes en los axones (10:1 en relación con los microtúbulos) y constituyen la base del citoesqueleto. Se denominan neurofibrillas a los haces de neurofilamentos visibles al
microscopio óptico. Pertenecen, junto a los llamados “filamentos intermedios” de otros tipos celulares, a la familia de proteínas de las citoqueratinas,
que además comprende a la proteína fibrilar glial, a
la desmina y a la queratina. Están totalmente
polimerizados en condiciones fisiológicas. En la enfermedad de Alzheimer se degeneran en forma característica (los llamados tangles u ovillos de neurofilamentos). Una MAP (tau), fosforilada anormalmente, es responsable de este fenómeno.
Los microfilamentos, de 3-5 nm de diámetro, son
polímeros de actina en doble hélice. Su constitución es
semejante a la de la actina de otros grupos celulares.
En muchos casos, los microfilamentos se fijan a la
membrana celular a través de proteínas asociadas, como la espectrina neuronal (o fodrina), la anquirina, la
vinculina y la talina. La mayoría de la actina neuronal
está asociada con la membrana celular; en las dendritas corticales se encuentra principalmente en las
espinas dendríticas, sitio de máxima abundancia de sinapsis.
Los microfilamentos también pueden interaccionar
con proteínas de la matriz extracelular, como la laminina o la fibronectina, asociándose con proteínas
que atraviesan la membrana, las integrinas. Estas
proteínas de superficie facilitan la adhesión y el
reconocimiento celular y se unen a diversos componentes de la matriz extracelular, como la fibronectina, el colágeno o la laminina. Las integrinas se consideran receptores para señales de la matriz extracelular que afectan a la función celular. Su vía de
segundo mensajero es la activación de la tirosincinasa (véase cap. 3).
Los distintos componentes fibrilares del citoesqueleto, en su conjunto, se hallan en estado dinámico, alargándose o acortándose en forma continua. Por ejemplo, el 50% de la actina presente está en forma despolimerizada; su polimerización se regula momento a
momento por complejos mecanismos intracelulares,
aún no totalmente elucidados.
Biología de las células nerviosas 29
Fig. 1-25. Componentes del citoesqueleto neuronal.
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