NEURONA: La Neurona es la unidad básica del sistema nervioso; es la base de todas las nociones anatómicas, fisiológicas y patológicas. Consta de un cuerpo o soma y sus prolongaciones. Las neuronas tienen un alto grado de diferenciación celular y una gran excitabilidad y conductibilidad.
SOMA: El cuerpo neuronal o soma suele ser poligonal o triangular en las motoneuronas o las células piramidales de la corteza cerebral. El núcleo neuronal suele ser grande, ovoideo o esférico, con un solo nucléolo y escasa heterocromatina. En las grandes neuronas la eucromatina es poco tingible por lo que el núcleo presenta un aspecto pálido y vesiculoso. Por otra parte, las neuronas pequeñas que son más abundantes, presentan una cromatina más condensada.
Se observan unas acumulaciones muy basófilas que se denominan cuerpos de Nissl, los cuales corresponden a retículo endoplásmico rugoso (RER). Los cuerpos de Nissl varían mucho en diferentes situaciones fisiológicas y patológicas como la lesión axonal.
Las funciones del REL son variadas aunque no muy bien identificadas: 1) contienen calcio y proteínas, por lo que podrían constituir una vía de distribución de estos elementos 2) podrían originar vesículas de transporte y vesículas sinápticas como ocurre en el Golgi trans.
Las neuronas poseen un gran número de mitocondrias dispersas en el citoplasma. En el axón las mitocondrias se disponen en intervalos regulares y son muy abundantes en las terminales axonales. Las crestas mitocondriales no sólo se disponen transversalmente sino también paralelamente a su eje longitudinal. A diferencia de la mayoría de las células del organismo, las neuronas carecen de capacidad de almacenamiento de energía, por tanto, necesitan un aporte constante de glucosa y oxígeno circulante.
En algunas neuronas de la sustancia negra, núcleo dorsal del vago, locus coeruleus, y ganglios simpáticos y de la raíz posterior se observan unos gránulos de color negro o pardo oscuro compuestos de melanina y de función desconocida.
El hierro conforma otro pigmento que aumenta con la edad en algunos grupos neuronales como el globus pallidus y sustancia negra.
El citoesqueleto de las neuronas es muy importante en el soporte de organelos y en la mantención de la configuración y función celular. Las neurofibrillas, las cuales forman una trama entre los organelos y se extienden hasta las prolongaciones de la neurona. Lo más probable es que las neurofibrillas sean haces formados de neurofilamentos. En la enfermedad de Alzheimer, las proteínas de los neurofilamentos se modifican, lo que origina los típicos ovillos de degeneración neurofibrilar.
Los microtúbulos son importantes en el transporte de vesículas y organelos en el pericarion y axón. Modifican la forma celular al cambiar su longitud por depolimerización o polimerización, o por adición de nuevos microtúbulos.
Las Dendritas: Constituyen la mayor superficie encargada de la recepción de señales; en menor grado lo hacen el cuerpo celular y el cono axonal.
En la superficie de las dendritas se observan las espinas dendríticas. En ellas se realiza el contacto sináptico con otras neuronas y ocurre cierto grado de control de entrada de señales.
A diferencia del axón que se rige por la ley del todo o nada, la dendrita depende de cambios graduales y locales en el potencial eléctrico (potenciales electrotónicos). Tal es la capacidad de adaptación neuronal que unas pocas dendritas también pueden transmitir señales y establecer sinapsis dendrodendríticas que influyen en la actividad de dendritas vecinas.
El Axón: Los axones son prolongaciones del cuerpo neuronal cuya función esencial es la conducción de los estímulos a otras neuronas o células.
En el axoplasma no se observan cuerpos de Nissl.
A nivel de cono axonal y dendritas primarias ocurren importantes procesos inhibitorios esenciales en la regulación de las motoneuronas.
El transporte anterógrado es desde el pericarion hasta la terminal axonal, y el transporte retrógrado es desde la terminal axonal al pericarion. A la vez, existe un transporte anterógrado rápido y lento.
Los microtúbulos son capaces de reaccionar con ATP y algunos cofactores que desencadenan el deslizamiento de unos sobre otros y la sobreposición de microtúbulos de manera tal que hay un avance concreto del cono de crecimiento axonal.
Un axón mielínico es aquel recubierto por una vaina de mielina. La vaina de mielina es determinante de la velocidad de propagación de los impulsos nerviosos, de manera que los axones mielínicos conducen a mayores velocidades que los amielínicos.
Divergencia: permite que una neurona se comunique con muchas neuronas a la vez, lo que origina una multiplicación anatómica y fisiológica . Por otra parte, terminales y colaterales axonales de varias neuronas pueden contactar con un cuerpo neuronal, de manera que ocurre una sumación espacial (principio de convergencia).
Sistema de Transporte Axonal: La función de transporte de moléculas desde el soma al axón y viceversa se denomina transporte axonal o flujo axoplásmico. Este sistema también es muy eficiente en la comunicación intercelular, transmisión de señales y funciones tróficas con neuronas o células efectoras.
Existen además dos componentes activos respecto a la velocidad de transporte: Sistema de transporte lento de tipo anterógrado; alcanza velocidades entre 0,2 a 5 mm. por día. Este sistema transporta proteínas y moléculas para renovar el citosol o incrementarlo durante el desarrollo o regeneración. Sistema de transporte rápido de tipo anterógrado y retrógrado; alcanza velocidades entre 20 y 400 mm. por día. El sistema anterógrado rápido transporta organelos membranosos, componentes de la membrana celular, mitocondrias y vesículas con péptidos precursores de neurotransmisores o proteínas. El sistema retrógrado rápido transporta residuos hacia los lisosomas, factores de crecimiento y otras moléculas.
Los microtúbulos son los elementos motores que participan en el transporte rápido (microtúbulo-dependiente). El ATP y el calcio son esenciales para el proceso. El flujo axoplásmico es muy importante para mantener la integridad de todas las regiones de la célula nerviosa. 1) permite la sustitución de proteínas catabolizadas en el axón 2) transporta las enzimas para la síntesis de neurotransmisores en las terminales axonales 3) facilita el movimiento de los precursores de las moléculas del citoesqueleto 4) permite la existencia de un mecanismo de retroalimentación desde la periferia al cuerpo neuronal, de manera de controlar los procesos de síntesis 6) la bidireccionalidad del sistema permite que exista un mecanismo homeostático que equilibra la cantidad de moléculas que se mueven hacia el axón o desde el axón 7) un punto débil del sistema es que el transporte retrógrado permite el desplazamiento hacia el soma de la toxina del tétanos o de virus neurotrópicos como el herpes simple, virus de la rabia y poliomielitis.
ESTRUCTURA DE LOS NERVIOS PERIFERICOS
La mayoría de las neuronas tienen un axón con una vaina de mielina, la cual es producida por la misma célula de Schwann. Este tipo de fibras se denominan mielínicas. Otras fibras no tienen la vaina de mielina (fibras amielínicas).
Vaina de Schwann: Las células de Schwann son muy importantes para el correcto funcionamiento de los axones de nervios periféricos. La vaina de Schwann y su mielina están segmentadas a intervalos regulares por los nodos de Ranvier. En los nodos de Ranvier, el axón está solamente cubierto por pequeñas prolongaciones interdigitadas provenientes de las células de Schwann adyacentes (asas paranodales).
Cada axón se adhiere fuertemente a la membrana plasmática de la cavidad de una célula de Schwann. Los bordes de la cavidad se enfrentan y forman el mesaxón interno, quedando estructurado por dos membranas paralelas que se extienden desde el axón hasta la superficie celular.
La invaginación de membrana plasmática que va desde la superficie externa hacia la mielina se denomina mesaxón externo. La mielina contiene gran cantidad de lípidos, ya que al enrollarse la célula de Schwann se va eliminando el citoplasma por la presión generada entre las membranas superpuestas.
Vaina de Mielina: La estructura molecular de la vaina de mielina consiste en una sucesión de capas alternantes de lípidos mixtos y proteínas, lo cual en realidad corresponde a múltiples capas de membrana plasmática de célula de Schwann enrolladas concéntricamente alrededor del axón.
La célula de Schwann está cubierta externamente por una delgada lámina basal. En los nodos de Ranvier, esta lámina se invagina y cubre las asas paranodales y la superficie axonal de los nodos.
En el SNC, los nervios tienen mielina en cantidades relacionadas con el diámetro axonal. Las vías neuronales que recorren grandes distancias presentan gruesas vainas de mielina, por tanto, mayor velocidad de conducción. Una diferencia significativa es que la mielina del SNC no es producida por las células de Schwann, sino que por los oligodendrocitos, un tipo de célula glial. La mielina actúa como aislante de alta resistencia y baja capacitancia, de manera que la corriente iónica se mueve de nodo a nodo (conducción saltatoria) aumentando considerablemente la velocidad de conducción y disminuyendo el gasto de energía.
A diferencia de los axones mielínicos, en cada hendidura de la célula de Schwann pueden haber varios axones amielínicos. La ausencia de mielina en estos axones disminuye considerablemente la velocidad de conducción.
COMPONENTES CONJUNTIVOS DE UN NERVIO PERIFÉRICO
Endoneuro
Perineuro
Epineuro
El endoneuro se dispone longitudinalmente, paralelo a las fibras nerviosas, entre la lámina basal de las células de Schwann y el perineuro. El endotelio capilar posee fuertes uniones estrechas que también lo aíslan. Este aislamiento es necesario para crear el ambiente físico-químico adecuado para el axón y para protegerlo de sustancias nocivas.
El perineuro es el tejido conjuntivo que rodea un fascículo nervioso. La función protectora del perineuro sobre el compartimento perineural es tal, que hace innecesaria la presencia de células del sistema inmune en el endoneuro (exceptuando los mastocitos).
El epineuro es la cubierta más externa de un nervio periférico, rodea y une los fascículos nerviosos en un solo haz.
Los vasos sanguíneos que irrigan los nervios se encuentran en el epineuro. Sus ramas penetran hasta ubicarse en el perineuro. El endoneuro tiene escasa vascularización, por lo que la nutrición del axón depende del intercambio de sustancias por difusión desde los capilares perineurales.
LA SINAPSIS
Las sinapsis son uniones funcionales especializadas entre neuronas, que facilitan el paso de señales desde una neurona a otra o desde una neurona a células efectoras. Son los únicos sitios del Sistema Nervioso en donde una parte puede influir sobre otra. Según su morfología, las sinapsis se clasifican en: axodendrítica, axosomática, axoaxónica, dendrodendrítica, dendrosomática y somatosomal. Las tres últimas son exclusivas del SNC. Las sinapsis pueden ocurrir a) entre neuronas b) entre una neurona y una célula receptora (receptoneurales) c) entre una neurona y una célula muscular (neuromusculares) d) entre una neurona y una célula epitelial (neuroepiteliales). Hay al menos 9 tipos de interacciones neuronales:
1) Acoplamiento Electrotónico: Existe un acoplamiento iónico entre las células. Los conexones son estructuras anulares de disposición hexagonal. Tienen forma cilíndrica y su pared está formada de 6 subunidades con forma de barra que rodean un poro de posición central. La permeabilidad de las uniones de hendidura está influida por el pH, la concentración de calcio libre y el AMPc: a) ante una lesión celular, la entrada de calcio y protones produce el cierre de los poros, lo que impide la propagación de la lesión a células vecinas b) un aumento del AMPc citosolico abre los poros. El acoplamiento electrotónico es común en células del SNC y astrocitos.
2) Sinapsis Eléctrica: La corriente iónica pasa directamente y sin retardo a la neurona adyacente. Se caracteriza por presentar rectificación, es decir, la corriente pasa en un sentido preferentemente.
3) Sinapsis Química: En ellas, se libera uno o más mensajeros químicos (neurotransmisores) desde las terminales axonales, atraviesan una hendidura sináptica, y se unen a un receptor específico en la membrana postsináptica. Son interacciones unidireccionales, es decir, las señales químicas sólo van desde la membrana presináptica a la postsináptica. Las membranas pre y postsinaptica se sitúan paralelamente, generalmente con una convexidad hacia la membrana presináptica. La hendidura sináptica (10 a 30 nm. de ancho) contiene un material relativamente electrón-denso que participa en la cohesión de ambas membranas. En el citoplasma del botón presináptico se observan mitocondrias y algo de REL; sin embargo, el componente más característico son las vesículas sinápticas en las cercanías de la membrana presináptica.
En la membrana presináptica existe un conjunto de proteínas transmembrana que conforman canales de calcio. La llegada de un impulso nervioso al botón terminal produce una depolarización de la membrana, lo que causa la apertura de estos canales de calcio voltaje-dependientes. La entrada de calcio causa la migración y fusión de las vesículas sinápticas con la membrana presináptica, liberándose el neurotransmisor a la hendidura sináptica. El transmisor difunde rápidamente hasta alcanzar los receptores específicos en la membrana postsináptica, lo cual produce la apertura de canales y la entrada de iones. El flujo iónico resultante depolariza la membrana postsináptica y se genera el impulso nervioso en esta neurona.
4) Sinapsis Reciprocas: Son sinapsis químicas adyacentes y de polaridad opuesta, por tanto, son bidireccionales. Es posible el paso de señales excitatorias e inhibitorias.
5) Sinapsis Combinadas: La interacción neuronal consta de una sinapsis química y un acoplamiento electrotónico a la vez.
6) Sinapsis Mixtas: Es la presencia de una sinapsis química y una sinapsis eléctrica juntas. Permite a la neurona tener una vía de comunicación rápida (sinapsis eléctrica) y otra relativamente lenta.
7) Sinapsis seriadas: Corresponde a sinapsis químicas adyacentes entre tres o más células. Esta disposición permite prolongar los efectos sobre la neurona postsináptica. Corresponde a un sistema multiplicador de señales de entrada.
8) Modulación química de un Acoplamiento Electrotónico: En este caso, células acopladas son moduladas por una sinapsis química sobre ellas.
9) Autapsis: Existe una sinapsis química de una célula consigo misma.
En el SNC existen dos tipos de uniones intercelulares muy comunes: la zonula adherens y el punctum adherens (un tipo más pequeño de zonula adherens). Se han observado, entre dendritas, entre somas, entre dendritas y axones, dendritas y somas, prolongaciones neuronales y astrocitos, axolema y sus cubiertas, y entre segmentos axonales iniciales y terminales axonales. Su función no es sólo unir estructuras o células, sino que permite estabilizar los sitios de sinapsis y todo el sistema.
NEUROGLIA Son las células de sostén del SNC se agrupan bajo el nombre de neuroglia o células gliales. Son 5 a 10 veces más abundantes que las propias neuronas. Existen varios tipos de células gliales: Astrocitos, Oligodendrocitos, Microglia, glias radiales, células satélites, células de Schwann y células del epéndimo.
Las neuroglias cumplen un rol fundamental durante el desarrollo del sistema nervioso, ya que ellas son el sustrato físico para la migración neuronal. También tienen una importante función trófica y metabólica activa, permitiendo la comunicación e integración de las redes neurales. Las células gliales parecen tener un rol fundamental en la comunicación neural. Las células gliales son el origen más común de tumores cerebrales (gliomas).
Astrocitos: Son las neuroglias más grandes, su forma es estrellada, y existen dos tipos especializados: Astrocitos tipo I y tipo II. Los Astrocitos tipo I se encuentran principalmente en la sustancia gris del SNC.
los astrocitos tipo I participan en la regulación de las uniones estrechas de las células endoteliales de los capilares y vénulas que conforman la barrera hematoencefálica. Los astrocitos más superficiales emiten prolongaciones con pedicelos hasta contactar con la piamadre encefálica y medular, lo que origina la membrana pial-glial. Los Astrocitos tipo II emiten prolongaciones que toman contacto con la superficie axonal de los nodos de Ranvier de axones mielínicos, y suelen encapsular las sinapsis químicas. Por tal conformación, es posible que se encarguen de confinar los neurotransmisores a la hendidura sináptica y eliminen el exceso de neurotransmisor mediante pinocitosis. Los astrocitos tienen importantes funciones en el SNC: 1) Forman parte de la barrera hematoencefálica. Parecen influir en la generación de uniones estrechas entre las células endoteliales. 2) Eliminan el K+, glutamato y GABA del espacio extracelular. 3) Son importantes almacenes de glucógeno y su función es esencial debido a la incapacidad de las neuronas de almacenar moléculas energéticas; realizan glucogenólisis al ser inducidos por norepinefrina o VIP. 4) Conservan los neurotransmisores dentro de las hendiduras sinápticas y eliminan su exceso.
Oligodendrocitos: Los oligodendrocitos interfasciculares son las células responsables de la producción y mantenimiento de la mielina en los axones del SNC. Se disponen en columnas entre los axones de la sustancia blanca. Un oligodendrocito puede originar segmentos internodales de varios axones a la vez, a diferencia de las células de Schwann. Al igual que en el SNP, la vaina de mielina está interrumpida por los nodos de Ranvier.
Los nodos de Ranvier son más extensos que en el SNP, por lo tanto, es mayor el axoplasma expuesto. Los oligodendrocitos satélites se encuentran en la sustancia gris y se asocian fuertemente a los somas.
Microglia: En las zonas de lesión, las microglias se dividen, aumentan de tamaño y adquieren facultades fagocitarias: su función es eliminar las células dañadas y la mielina alterada. Se consideran parte del sistema fagocítico mononuclear.
Glias radiales: Guían a las neuronas que se generan en el telencéfalo para que migren a lo largo de caminos trazados por las glías radiales hacia la corteza cerebral.
Las células satélite: Su función es formar y mantener un ambiente físico-químico controlado y apropiado (aislamiento eléctrico, correcto intercambio de metabolitos e iones) para las neuronas de los ganglios espinales y periféricos. Su origen común con las células de Schwann (crestas neurales) y sus funciones parecidas las hacen ser semejantes.
El epéndimo: Sus características morfológicas y funcionales se relacionan con el transporte de fluidos. La capa neuroepitelial del cual se origina es ciliada en algunas regiones, y el epéndimo maduro también lo es. Algunas células ependimarias presentan largas prolongaciones en su base, las cuales alcanzan la superficie cerebral en la etapa embrionaria, reduciéndose luego en la adultez. Estas prolongaciones forman la membrana limitante interna en la superficie ventricular, y la membrana limitante externa bajo la piamadre. En distintas localizaciones del encéfalo, las células ependimarias se modifican para formar el epitelio secretor de los plexos coroídeos.
RESPUESTA NEURONAL FRENTE A LA LESION El aplastamiento o sección de un axón provoca el inicio de un proceso degenerativo que se extiende proximalmente a la lesión (hacia el soma) por una corta distancia; al mismo tiempo comienza la reparación con la aparición de nuevos brotes axonales. Por otra parte, la porción distal del axón incluyendo su arborización terminal degenera completamente, y la vaina de mielina se fragmenta y reabsorbe; lo anterior es bastante lógico si se considera como centro trófico al pericarion. Este proceso se ha denominado degeneración walleriana. Luego de uno o dos días, las mitocondrias se agrupan y se hinchan, se rompen los neurofilamentos y el axón adquiere aspecto arrosariado. La vaina de mielina se fragmenta hasta convertirse en pequeñas gotas de lípido que rodean al axón. Posteriormente, llegan los macrófagos para eliminar los detritus celulares y lipídicos. Durante la degeneración, las células de Schwann permanecen intactas, pero luego de unos instantes se hipertrofian, se dividen y se disponen en fila con sus extremos superpuestos hasta formar una especie de tubo que contiene en su interior restos axonales. El aumento de grosor de la pared del tubo causa una disminución de su luz hasta su desaparición, de manera que se origina una banda sólida denominada banda de Bunger. La degeneración localizada que ocurre en la porción axonal proximal a la lesión permite la existencia de un proceso regenerativo. La existencia de un considerable número de brotes y la guía que constituyen las columnas de células de Schwann permiten una correcta reinervación, mientras la funcionalidad se adquiere cuando se restablecen las conexiones sensitivas y motoras con los órganos efectores. En el SNC, la degeneración walleriana es más lenta ya que el tejido cicatrizal derivado de células gliales en proliferación parece impedir la regeneración. Los esfuerzos científicos se han centrado actualmente en prevenir la formación de la cicatriz de tejido glial para facilitar la regeneración. La cromatólisis alcanza su desarrollo máximo dos semanas luego de la lesión y es mucho más evidente en las motoneuronas. Posteriormente, el pericarion se llena de agua y se hincha, lo que desplaza al núcleo hacia la periferia hasta el punto más alejado del cono axonal. En algunas enfermedades infecciosas y degenerativas del SNC se ha observado la desaparición de los cuerpos del Nissl desde la periferia hacia el centro del soma. Este proceso de cromatólisis periférica no ocurre en neuronas con sección axonal sino que se presenta en fases avanzadas de degeneración neuronal.
PLASTICIDAD NEURONAL La variedad de interacciones entre las neuronas y su extraordinaria complejidad permiten generar diversas respuestas adaptativas: esta propiedad se denomina plasticidad neuronal. En el SNC, existe la capacidad de generar nuevos brotes axónicos y nuevas conexiones sinápticas (remplazo sináptico), por ello, es posible crear nuevas interacciones neuronales. La plasticidad neuronal es máxima durante el desarrollo y desaparece en la adultez. En esta etapa, la plasticidad se manifiesta como aprendizaje o como respuesta a cambios internos o ambientales. En consecuencia, el cuerpo celular representa un elemento relativamente estable, sin embargo, es posible una modificación en las interrelaciones neuronales gracias al remplazo sináptico.
TROFISMO Durante el desarrollo del SNC, se generan más neuronas de las que existen en el adulto. De hecho, más de un 50% de las neuronas en desarrollo mueren antes de entrar en funcionamiento. Esta muerte es resultado de una especie de competencia entre las neuronas por captar las cantidades limitadas de factor neurotrófico liberado por las células musculares, lo que ocasiona una muerte celular programada de las neuronas que no captan lo suficiente. Este es un medio eficaz para ajustar el número de neuronas al número de células efectoras que inervarán. El agente neurotrófico más caracterizado es el factor de crecimiento neural o NGF (Nerve Growth Factor). Es un elemento esencial para las neuronas sensitivas y simpáticas ya que es un factor estabilizador de sus sinapsis y es capaz de estimular y conducir el crecimiento y regeneración de sus axones para así ajustar el suministro de inervación a las necesidades de las células blanco.El NGF es producido por células inervadas por neuronas dependientes de NGF. Luego de ocurrida la muerte de las neuronas sobrantes, el NGF es importante en la mantención de la densidad de inervación ya que controla la cantidad de terminales axonales.
