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Isquemia cerebral y neuroprotección (página 2)

Enviado por Iliana Sosa Test



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En modelos animales de isquemia se han evaluado fármacos que han demostrado ser útiles en la reducción del área de necrosis. Se ha confirmado en estos modelos, que si se inicia la terapia al mismo tiempo que la isquemia, y antes de la reperfusión, se obtiene un beneficio mayor. Esto se alcanza sólo cuando la terapia se inicia a las pocas horas del inicio de la isquemia (Hachinski, 2000).

Muchos agentes neuroprotectores se han estudiado, por ejemplo, barredores de radicales libres, antagonistas ácidos, hipotermia, barbitúricos, bloqueadores de calcio, factores de crecimiento, y se han investigado otros por años. Aunque muchos de estos agentes evidencian efectos terapéuticos en estudios preclínicos con modelos de isquemia (ratas, ratones, o gerbos), ninguno de éstos ha probado concluyentemente efectos correspondientes en humanos (Fisher, Finklestein, Furlan, Goldstein, Gorelinck, 1999). Las causas probables por las cuales esto sucede son variadas, como son la elección del modelo animal específico donde se planea evaluar el agente farmacológico, la ventana terapéutica, y la dosis empleada.

Una de las mayores dificultades que enfrenta el desarrollo de un neurofármaco para su aplicación es que llegue al SNC, es decir, que sea permeable a la barrera hematoencefálica (BHE). Una estrategia lógica para encontrar una solución a esta dificultad pudiera ser el uso de las mismas moléculas que el cerebro utiliza ante diferentes injurias con el objetivo de mantener la homeostasis (García Salman, 2004; Dirnagl, Simon, Hallenbeck, 2003). Generalmente los productos neuroprotectores sintetizados son para se administrarlos por vía intracerebroventricular y parenteral. No obstante a esto es estudian en la actualidad la vía intranasal por grupos de investigadores que han demostrado un eficiente acceso al SNC de muchos neurofármacos por esta vía.

Enumerar los elementos clínicos y fisiopatológicos de la enfermedad cerebrovascular isquémica que deben ser tenidos en cuenta para la modelación de esta patología en animales y demostrar la actualidad de estos modelos en los estudios de la neuroprotección, constituye el objetivo de este trabajo.

Desarrollo

ENFERMEDAD CEREBROVASCULAR

Las células cerebrales mueren cuando dejan de recibir oxígeno y nutrientes de la sangre o cuando son dañadas por una hemorragia repentina en el cerebro o alrededor del mismo. Isquemia cerebral es el término utilizado para describir la pérdida de oxígeno y nutrientes en las células cerebrales cuando no existe un flujo adecuado de sangre.

La isquemia conduce finalmente a un infarto, la muerte de células cerebrales que con el tiempo son sustituidas por una cavidad llena de fluido en el cerebro lesionado (Castillo, Martí-Vilalta, Martínez-Vila E, Matías-Guiu, 1999).

Accidente cerebrovascular isquémico

Un accidente cerebrovascular isquémico ocurre cuando una arteria que suministra sangre al cerebro queda bloqueada, reduciendo repentinamente, o interrumpiendo el flujo de sangre y, con el tiempo, ocasionando un infarto en el cerebro. Aproximadamente un 80 % de todos los accidentes cerebrovasculares son de tipo isquémico.

Los coagulos de sangre son la causa más común de bloqueo arterial y de infarto cerebral (Lainez & Santonja, 1999). La isquemia cerebral puede producirse por diferentes causas que disminuyan el flujo sanguíneo cerebral por debajo de un nivel crítico (desde 55ml/100g/min hasta menos de 12ml/100g/min). La consecuencia primaria es la falta de oxígeno y glucosa necesarios para el metabolismo cerebral (Castillo, Martí-Vilalta, Martínez-Vila E, Matías-Guiu, 1999; Guevara, Rodríguez, Álvarez, Riaño, Rodríguez, 2004).

Esta interrupción o disminución del flujo sanguíneo cerebral (FSC) en un territorio vascular determinado genera un área de infarto circundado de otra zona, Al producirse la cascada de procesos durante la isquemia comienzan los síntomas clínicos que caracterizan la enfermedad cerebrovascular (Fisher, 1999; Miranda, 2004).

La obstrucción de un vaso sanguíneo cerebral ocasiona un gradiente de flujo de sangre en el territorio vascular afectado que da lugar a una zona central severamente hipoperfundida (núcleo isquémico), en tanto que en la periferia se establece una isquemia menos pronunciada (penumbra isquémica).

La región de penumbra isquémica, donde el flujo residual es inferior al flujo normal e insuficiente para el mantenimiento de la función celular, permanece viable debido a la eficacia de la circulación colateral. En el núcleo isquémico, con un flujo inferior al umbral del infarto, se produce una muerte celular aguda, principalmente por necrosis (Castillo, Martí-Vilalta, Martínez-Vila E, Matías-Guiu, 1999).

La presencia de la zona de penumbra en la isquemia aguda en animales y humanos se ha establecido por varios estudios de tomografía por emisión de positrones y de imágenes de resonancia magnética. En la penumbra la función neuronal eléctrica esta abolida, pero se conserva una actividad metabólica mínima que preserva su integridad estructural durante algún tiempo, hasta que la producción de ATP cae por debajo del 50% de los niveles normales. Se ha sugerido que la muerte en la zona de penumbra tiene características de apoptosis en lugar de necrosis (Castillo & Rodríguez, 2004). Fig. 1.

Fig.1. Evolución de los signos clínicos y patológicos de la isquemia cerebral en el tiempo.

Lógicamente el periodo de tiempo durante el cual la penumbra persiste, representa una ventana potencial de oportunidad terapéutica (Hill & Hachinski, 1998; Castillo, Martí-Vilalta, Martínez-Vila E, Matías-Guiu, 1999). La viabilidad de las células en la zona de penumbra tiene un tiempo limitado ya que la disminución de las reservas de oxígeno y glucosa desencadena diversos procesos patológicos que pueden conducir a la muerte celular (Hossmann, 2006). De manera que la zona de penumbra constituye el blanco principal para la mayoría de las intervenciones médicas agudas aplicadas entre las 3 y 6 horas post-ictal (Kwakkel, Kollen, Lindeman, 2004).

Sin embargo, no todas las neuronas responden de forma similar al insulto isquémico; existe una vulnerabilidad selectiva relacionada con diferencias en los subtipos de receptores de membranas, diversas conexiones celulares, así como diferencias en la perfusión regional y en la exposición a factores de crecimiento (Castillo, Martí-Vilalta, Martínez-Vila E, Matías-Guiu, 1999). Por ejemplo, las neuronas de la corteza cerebral, hipocampo (en especial las de CA1), núcleo amigdalino y cerebelo son más sensibles a la isquemia y sufren cambios estructurales más precozmente que las neuronas de otras localizaciones y que las células gliales (Hacke, 1997; Hill & Hachinski, 1998; Castillo & Rodríguez, 2004). Por otro lado, las neuronas del tallo cerebral son más resistentes a cambios isquémicos y pueden sobrevivir hasta 24 horas antes de que ocurra la reperfusión.

Fisiopatología de la Isquemia cerebral.

La deprivación absoluta de oxígeno y glucosa al tejido neuronal activa una serie de cascadas patológicas que conllevan a la extensión de la muerte neuronal. Entre estas vías con un papel crítico en el daño isquémico, especialmente en la zona de penumbra están la sobreactivación de receptores de glutamato, la acumulación intracelular de iones calcio, el reclutamiento de células inflamatorias, el aumento de la producción de radicales libres y procesos patológicos de apoptosis (Cheng, Al-Khoury, Zivin, 2004). Ver Fig.2

Fig.2. Cascada de eventos que se producen en la isquemia cerebral

La inflamación ha sido implicada como fuente de daño secundario después de la isquemia. Tras el episodio de isquemia/reperfusión, el endotelio vascular promueve la inflamación a través de la liberación de citoquinas y la aparición de moléculas que permiten la adhesión y migración de los leucocitos circulantes dentro del SNC. Tan sólo una hora después del inicio de la oclusión ya se puede observar la diapédesis de leucocitos polimorfonucleares en el núcleo isquémico (Abumiya, Lucero, Heo, Tagaya, Koziol, et al, 1999).

La activación y agregación plaquetaria, la adhesión de leucocitos al endotelio, así como el depósito de fibrina en la luz vascular debido a la generación intravascular de trombina (Okada, Copeland, Fitridge, Koziol, del Zoppo, 1994), contribuyen a la obstrucción microvascular. Conjuntamente con la compresión por el edema, hinchazón del endotelio y formación de microvellosidades en las células endoteliales, contribuyen al fenómeno de "no reflujo" (del Zoppo, 1994), por el cual los microvasos permanecen obstruidos tras liberarse la oclusión que inicialmente causaba la isquemia.

Un modulador importante de lesión de la isquemia focal es edema cerebral que puede ser diferenciado en dos fases: el citotóxico, que se produce inmediatamente y el vasogénico o edema tardío (Hossmann, 1994) El tipo citotóxico de edema tiene un umbral dependiente. Comienza a valores del flujo del 30%. El fallo mitocondrial induce el paso al metabolismo anaeróbico, que causa un acrecentamiento de la osmolaridad del tejido del cerebro y, por tanto se produce un incremento de la entrada de agua a la célula. A valores del flujo por debajo del 20% (anoxia), se produce una despolarización debida a la entrada de iones positivos a través de la membrana, conjuntamente con agua (Tomita, 2005).

Con la manifestación de necrosis del tejido después de 4-6 h de la isquemia, se produce el paso de las proteínas séricas del plasma al líquido intersticial. Con esta perturbación comienza el edema tipo vasogénico. Este tipo de edema se presenta de 1-2 días después del ataque de ischemia y causa un incremento de volumen de alrededor de 8 mL. Si el infarto del cerebro es grande, el volumen del tejido cerebral aumenta y se puede producir el fenómeno de herniación de las estructuras cerebrales.

En condiciones clínicas este proceso se considera maligno; es la complicación más peligrosa de proceso agudo y una indicación para aplicar terapia de descomprensión (Dombovy, 1988; Hill & Hachinski, 1998; Lainez & Santonja, 1999; Miranda, 2004).

Cuando disminuye el flujo sanguíneo cerebral a un 75% del normal en una región dada disminuye primeramente la síntesis proteica al mismo tiempo que empiezan a expresarse los genes de respuesta inmediata, de las proteínas del estrés, de los factores neurotróficos y los genes promotores de la apoptosis, que determinan la supervivencia de las células más vulnerables y la integridad de todo el sistema (Fisher, 1999).

La deficiencia progresiva de oxígeno entre 75 y 40% del flujo normal determina un tránsito paulatino hacia la anaerobiosis, que se expresa en un incremento de la tasa metabólica cerebral para la glucosa y el incremento de la concentración de ácido láctico. La despolarización de la membrana conlleva una liberación de glutamato y la entrada de calcio a una acidificación del sistema entre el 45 y el 30%.

A valores inferiores de flujo sanguíneo, entre 35 y 10%, el metabolismo energético se deprime y la célula ya es incapaz de conservar el potasio intracelular. Por debajo de este nivel ya el daño es irreversible (Hill & Hachinski, 1998, García Salman, 2004). Estos valores fueron determinados con bastante precisión en modelos experimentales y son similares en diferentes especies de mamíferos, incluido el hombre, durante las primeras horas del insulto.

Por otra parte, hay regiones vulnerables, como las que ocupan las neuronas piramidales del sector CA1 del hipocampo (Kirino, Tamura, Sano, 1985; Kirino, 2002), las piramidales de la V capa cortical, las neuronas acetil colinérgicas del estriado y las células de Purkinje del cerebelo que sufren más rápidamente que otras. Por lo tanto, el daño por isquemia en un punto determinado del cerebro depende no sólo de las arterias que irrigan una determinada zona, sino también del valor de flujo sanguíneo en un momento determinado, del tiempo transcurrido a valores subnormales de flujo y de la vulnerabilidad intrínseca de las células que ocupan esa región.

BIOMODELOS.

Consideraciones generales sobre los modelos de isquemia cerebral.

La experimentación básica que soporta los trabajos clínicos en el campo de la neuroprotección está fundamentada sobre bases sólidas. En los últimos 20 años se han llevado a cabo numerosos estudios para tratar de comprender los mecanismos implicados en el daño cerebral postisquémico, así como para desarrollar estrategias que minimicen sus repercusiones. Un elemento crucial en el estudio de la fisiopatología y farmacología del ictus es el uso de modelos animales adecuados.

Un modelo experimental puede definirse como un medio artificial donde el objeto de estudio es reproducido para verificar hipótesis sobre el mismo en condiciones controladas.

En el caso de un modelo ideal de daño por isquemia debe, ante todo:

  • reproducir la situación clínica
  • ser reproducible en sí mismo
  • estar libre de falsas interpretaciones
  • no ser excesivamente dependiente de recursos tecnológicos lejos del alcance de la mayoría de los laboratorios de investigación en el mundo en esta temática, ni requerir de técnicas de avanzada.

Las investigaciones que se realizan actualmente a nivel mundial en la temática de las enfermedades cerebrovasculares, siguen dos direcciones fundamentales: una dirigida al conocimiento de la fisiopatología de estas enfermedades y otra que se orienta al desarrollo de agentes y procedimientos terapéuticos para disminuir los índices de mortalidad y de discapacidad. En ambas direcciones, el aporte conferido por los modelos animales ha sido decisivo (Garnette, Sutherland, Gary, Roland, 1996; Hossmann, 2006). Sin embargo, una de las causas de la disparidad que se observa en los resultados de los ensayos clínicos y los ensayos preclínicos radica en el hecho de que ningún modelo hasta ahora reproduce fielmente los hallazgos observados en la enfermedad cerebrovascular humana (Fisher, 2004). La extensión y el origen causal del accidente vascular han sido los determinantes de los modelos que han sido creados por diferentes grupos de investigadores en todo el mundo (Hossmann, 1994; Ginsberg, Belayev, Zhao, Back, Dietrich et al, 1996; Traysman, 2003; Hossmann, 2006).

Estos pueden agruparse en:

  • Modelos de isquemia global: reproducen el daño cerebral relativo al paro cardiaco patológico o quirúrgico, los accidentes tromboembólicos extracraneales y el colapso vascular sistémico
  • Modelos de isquemia focal: reproducen los accidentes tromboembólicos intracraneales, el vasoespasmo severo y la isquemia transitoria por cirugía vascular cerebral
  • Modelos de microembolismo: reproducen los focos de infarto producidos por microémbolos debidos a placas ateromatosas ulceradas, entre otras causas

La similitud entre el encéfalo humano y el de otros mamíferos ha permitido modelar la isquemia cerebral y otras enfermedades del sistema nervioso central. De estos, los perros, gatos y primates son más cercanos al hombre desde el punto de vista anatómico, fisiológico y conductual. Sin embargo, son animales caros y requieren condiciones especiales para su mantenimiento y reproducción.

Los modelos de accidente cerebrovascular se han desarrollado principalmente en roedores (Ginsberg, 2003; Green, Odergren, Ashwood, 2003; Hossmann, 2006).

Aunque el encéfalo de los roedores es liso y su volumen corporal no los hace apropiados para monitoreos de rutina, los avances más recientes de la imagenología y la neurofisiología ha permitido salvar muchos de los inconvenientes relativos al pequeño tamaño. Su menor costo económico, la facilidad de su manejo y de su monitorización fisiológica, así como su mayor aceptación ética, justifican, en parte, la elección de estos animales frente a otros modelos llevados a cabo en especies animales mayores (García, 1984; Ginsberg & Busto, 1989). Además, el elevado grado de homología genética, así como las similitudes (en lo básico) en la anatomía, fisiología y reactividad de la vasculatura cerebral entre roedores y humanos, apoyan también la elección de estos modelos (Festing, 2003).

El desarrollo de un infarto cerebral está en función de dos variables esenciales: la intensidad en la reducción del flujo sanguíneo cerebral (FSC) y el tiempo de isquemia. Los estudios en animales han proporcionado una detallada descripción de los cambios que se producen en el FSC y el metabolismo durante y tras la isquemia cerebral (Hass, 1983), y que difieren según se consideren la isquemia cerebral global o la isquemia focal (García, 1992). En estos biomodelos, se ha evaluado un considerable número de drogas que actúan de diversas formas, incluyendo la disminución del área infartada.

En la isquemia global, la muerte neuronal se produce de forma preferencial en regiones cerebrales vulnerables selectivamente. En estas áreas, las alteraciones morfológicas aparecen tras un período de 2 a 3 días y posiblemente como consecuencia de la reperfusión.

En la isquemia focal el infarto se hace evidente morfológicamente entre las 4 y las 6 horas de la oclusión arterial y queda bien establecido a las 24 horas (García, 1992). Tras la isquemia, existe un período en el que, si se restaura la circulación, puede conseguirse una recuperación completa, es la denominada ?ventana de reperfusión?, y que es diferente en la isquemia focal y en la global. Sin embargo, las alteraciones fisiopatológicas inducidas por la isquemia pueden persistir y prolongarse a pesar de reinstaurarse una adecuada circulación cerebral y quizás también como consecuencia de ésta. Estas alteraciones que aparecen más tarde se han denominado ?lesiones retardadas? y pueden ser teóricamente prevenidas o modificadas por los fármacos con acción neuroprotectora (Pulsinelli, 1992)

Entre otros factores que atentan contra la reproducibilidad del modelo está la edad del animal (Garnette, Sutherland, Gary, Roland, 1996; De Bow, Clark, MacLellan, Colbourne, 2004). La mayor parte de los modelos utiliza animales jóvenes y saludables a los cuales se impone la oclusión artificial de una arteria, lo que no reproduce el desarrollo progresivo del daño lesional que va ocurriendo en los pacientes que tienen factores de predisposición como son arteroesclerosis, hipertensión arterial, hábito de fumar y otras enfermedades asociadas con lesiones vasculares (Lainez & Santonja, 1999; Miranda, 2004). Reiterados reportes demuestran que en roedores viejos el daño isquémico produce una lesión significativamente mayor que similar injuria en animales jóvenes, pero los laboratorios no utilizan estos animales frecuentemente debido al el costo que tiene envejecer los mismos (Traysman, 2003).

Existe una situación de compromiso entre los eventos moleculares que conducen al daño cerebral, que se hacen más graves cuanto más viejo es el animal, y la circulación colateral, que se hace más eficiente. Actualmente se prefiere utilizar animales infantiles o en edad fetal cuando se pretende modelar la isquemia o la hipoxia perinatal y animales en la segunda mitad de la vida cuando se pretende modelar la isquemia cerebral en el adulto.

Las diferencias de género también contribuyen a la mayor o menor reproducibilidad de la isquemia modelada en animales. La mayor parte de los estudios experimentales utiliza modelos donde se emplean machos, (De Bow, Clark, MacLellan, Colbourne, 2004) con el argumento de que los estrógenos tienen un efecto protector durante el período fértil de las hembras, tal y como sucede (Hacke, 1997; Hill & Hachinski, 1998; Rodríguez, Galvizu, Alvarez, 2002; Krieglstein & Klump, 2002) con las mujeres en el período fértil, y esto introduce una mayor variabilidad en las hembras, por lo cual se prefieren machos para estas investigaciones, como regla general (Hacke, 1997; Hill & Hachinski, 1998; Rodríguez, Galvizu, Alvarez, 2002; Krieglstein & Klump, 2002). Por lo tanto, la respuesta de las hembras al insulto isquémico estaría influida por los niveles de estrógeno en sangre, determinados por el momento del ciclo estral en que se encuentra cada individuo en el grupo experimental correspondiente. En roedores las hembras muestran volúmenes de área infartada menores que los machos. Esta diferencia desaparece cuando las hembras son ovariectomizadas antes de la lesión (Hossmann, 2006).

Entre líneas de animales de experimentación de una misma especie se tiende a utilizar la más vulnerable para un modelo establecido (Traysman, 2003; Hossmann, 2006). La selección de la edad y el sexo adecuados en el animal de experimentación donde se modela la isquemia cerebral debe tener un peso sustancial en las inferencias que se hagan en la evaluación de agentes terapéuticos de uso potencial en la clínica.

La hipotermia es un procedimiento terapéutico con propiedades neuroprotectoras demostradas (Corbett, Nurse, Colbourne, 1997), y se sabe por ejemplo, que disminuyendo la temperatura cerebral a 24 grados, es posible sobrevivir a una hora de isquemia.

Un animal anestesiado pierde el control de su temperatura debido a que su hipotálamo se duerme, por así decirlo, y la temperatura corporal tiende a aproximarse a la temperatura ambiental. Se ha determinado que las piramidales de CA1 mueren todas si en el momento de la isquemia la temperatura cerebral del animal se mantiene a 37oC, mientras que el mantenerlo a 300C hace que todas estas neuronas sobrevivan. O sea, que el no controlar la temperatura durante la isquemia puede conducir a una variabilidad inadmisible para cualquier estudio que pretenda contrastar entre grupos tratados y no tratados con un agente o procedimiento terapéutico en desarrollo.

El tamaño de la lesión es otra variable a considerar: Al plotear una variable funcional cualquiera contra tiempo podemos observar lo siguiente: si la lesión que inducimos es tan leve que la recuperación con un agente terapéutico determinado es aproximadamente igual que la recuperación espontánea, entonces no observamos acción alguna con el agente terapéutico. Es a lo que se conoce como efecto techo. Si en cambio, la lesión es tan grave que no existe suficiente sustrato material para la recuperación, entonces no habrá recuperación espontánea, pero tampoco habrá recuperación con el agente terapéutico. Es a lo que se conoce como efecto suelo. Por eso los mejores modelos son aquellos en que la magnitud de la lesión se mueve en un rango estrecho, entre el efecto techo y el efecto suelo (Ginsberg, Belayev, Zhao, Back, Dietrich et al, 1996).

Los modelos de isquemia global, basados en la oclusión de las grandes arterias que irrigan el encéfalo, reproducen mejor las consecuencias cerebrales del fallo cardíaco que las de un accidente cerebrovascular (Green & Cross 1997). Los modelos de fibrilación ventricular resultan apropiados para el estudio de la influencia del paro quirúrgico o espontáneo sobre la función cerebral. En este caso sucede que el periodo de tiempo necesario que la circulación sistémica debe star detenida para observar síntomas neurológicos, tiende a producir tasmbién fallo multiorgánico, que dificulta la interpretación de los resultados.

Por su parte, los modelos de estrangulación cervical, utilizados sobre todo en perros y primates, dificultan el retorno venoso y provocan congestión cerebral e isquemia hiperémica, poco representativa de la situación clínica. En cambio, los modelos de oclusión de las arterias extracraneales permiten el drenaje de la sangre venosa al sistema circulatorio, provocando una isquemia anémica, mas semejante al efecto producido por los accidentes tromboembólicos extracraneales. Entre estos tenemos los llamados modelo de los 4 vasos, el modelo de los 3 vasos, y diversas variantes del modelo de los 2 vasos. (Hossmann, 1994).

En la mayoría de las especies, la oclusión extracraneal de una de las carótidas comunes no produce isquemia cerebral, ya que el polígono de Willis proporciona un suministro sanguíneo colateral suficiente para suplir las necesidades del lado afectado. Por lo tanto, la oclusión de las arterias vertebrales y de ambas carótidas comunes produce la llamada isquemia completa, donde el flujo sanguíneo de todo el encéfalo cae prácticamente a 0. Este es conocido como el modelo de los 4 vasos, donde la mortalidad es grande y sólo es posible diseñar estudios a corto plazo. En el modelo de los 3 vasos, donde sólo se ocluye una carótida, se trata de modelar la isquemia del hemisferio correspondiente.

En los modelos llamados de los 2 vasos, sólo se ocluyen ambas carótidas comunes. Al colocar al animal en una cámara hipobárica o con baja presión de oxígeno, se trata de modelar la isquemia hipóxica. En neonatos de rata u otros animales pequeños se modela incluso la hipóxia perinatal sin ocluir arteria alguna. En cambio, disminuyendo la tensión arterial por exsanguinación controlada o por administración de hipotensores, se logra inducir isquemia global reversible, de todos, el más utilizado. Sin embargo, no reproduce fielmente la situación clínica en humanos (Hossmann 1998).

El gerbilio de Mongolia presenta una anomalía anatómica congénita en el polígono de Willis que consiste en la ausencia de la arteria comunicante posterior, lo que hace que la circulación carotídea sea independiente de la vertebrobasilar (Castro, Niembro, Pérez, Hernández, Grijalva, 2001). Muchos investigadores han demostrado tan aproximadamente 30 a 40% de los gerbos desarrollan un severo deficits del estado neurológico e infarto unilateral después de la oclusión unilateral permanente de la carótida (Kahn, 1972).

El modelo del gerbo de oclusión bilateral de las carótidas es muy usado para realizar evaluaciones farmacológicas de medicamentos que realizan protección del daño cerebral (Clifton, William, Taft, Blair, Sung et al, 1989). El modelo tiene ventajas como son una tasa mortalidad baja, simplicidad de preparación, morbosidad pequeña, y una incidencia alta de de lesión isquémica cerebral. El sector CA1 del hipocampo muestra pérdida neuronal severa en 85-95% de los gerbos después de 7 días de oclusión (Kirino, 1982). Es una especie muy utilizada a pesar se su variabilidad genética por muchos investigadores en la actualidad (Ishibashi, Kuroiwa, Endo, Okeda, Mizusawa, 2003). Las desventajas de esta especie está dada por la limitaciones en la evaluación neurológica; la susceptibilidad del gerbil al procedimiento quirúrgico porque los animales son pequeños, limitados fisiológicamente para poderlos evaluar (Hossmann, 2006).

Por último, los modelos de isquemia focal están basados en la oclusión permanente o transitoria de una arteria cerebral específica. Generalmente se llevan a cabo con la ACM, debido a que en humanos la mayor incidencia de infartos focales se localiza en las áreas irrigadas por ese vaso; al menos el 25% de los infartos en pacientes que sufren el primer accidente cerebrovascular, y hasta el 80% se asocian con daño isquémico en ese territorio (Hill & Hachinski, 1998; Miranda, 2004). La oclusión de una carótida, seguida de la oclusión de la arteria cerebral media produce isquemia en dicho territorio vascular. Este modelo reproduce el accidente vascular más frecuente en la clínica, si bien las diferencias en el sitio de oclusión introducen variabilidad en los resultados (García, 1984; Ohlsson, Johansson, 1995; Ginsberg, Belayev, Zhao, Back, Dietrich et al, 1996; Belayev, Zhao, Busto, Ginsberg, 1997; Rogers, Campbell, Stretton, Mackay, 1997; Corbet & Nurse, 1998; Traysman, 2003; Hossmann, 2006).

Los principales métodos de oclusión arterial en roedores son: trombosis inducida fotoquímicamente, embolismo con un coágulo o con microesferas, coagulación o ligadura, oclusión intraluminal y, finalmente, empleo de líneas de ratas espontáneamente hipertensas que desarrollan infartos de forma espontánea. Uno de los modelos más utilizados de oclusión arterial es la aproximación subtemporal de Tamura (Tamura, Graham, McCulloch, Teasdale, 1981): mediante una craneotomía subtemporal se accede a una zona distal del orígen de la ACM, que es coagulada a ese nivel. El mayor inconveniente de esta técnica es que es irreversible, resultando en una isquemia permanente. En determinados casos de accidente cerebrovascular el FSC puede restablecerse, bien por disgregación espontánea del trombo, o bien por intervención clínica, por lo que resultan de gran interés los modelos que permiten la inducción de isquemia focal reversible; es decir, con reperfusión.

Entre estos modelos de isquemia focal transitoria, los más utilizados son la compresión arterial mediante pinzamiento o ligadura (Shigeno, Teasdale, McCulloch, Graham, 1985), la aplicación abluminal de endotelina sobre la arteria y, sobre todo, la oclusión intraluminal de la ACM. Este último presenta la ventaja sobre los anteriores de que permite llevar a cabo la oclusión proximal de la ACM de forma reversible y sin craniotomía, introduciendo una sutura en la arteria carótida interna y haciéndola avanzar hasta que sobrepase el orígen de la ACM (Zea Longa, Weinstein, Carlson, Cummings, 1989).

En el caso de la oclusión proximal, la ACM se ocluye cerca de su ramificación desde la arteria carótida interna, inmediatamente antes del origen de las arterias lenticuloestriadas. Tras la oclusión, el FSC no se reduce uniformemente en toda la zona afectada. El centro de esta zona (núcleo) se define como la región en la que el FSC se reduce hasta un 15% o menos, y abarca la porción lateral del estriado (caudado-putamen) y al cortex parietal. La penumbra es la región en la que el FSC se reduce hasta un 40% o menos, y comprende al resto del neocortex, el cortex entorhinal y el estriado medial. En cuanto a la oclusión distal de la ACM (aproximación subtemporal), el FSC a los núcleos basales no se interrumpe y por lo tanto la lesión se restringe al neocortex. La reducción del FSC en el núcleo y en la penumbra de este modelo es similar a la que se obtiene con el modelo de la oclusión proximal (Lipton, 1999, Mergenthaler, Dirnagl, Meisel, 2004).

Puede ser difícil de encontrar pruebas que sean sensibles para distinguir las calidades diferentes de insultos del cerebro con isquemia (Puurunen, 2001), no obstante siempre deben ser tenidas en cuenta en la evaluaci?on de cualquier modelo de isquemia cereral porque es lo que acerca al modelo al comportamiento de la enfermedad en el hombre desde el punto de vista clínico.

La inyección de trombos de sangre coagulada permite reproducir la isquemia trombótica que se produce en el humano por la misma vía. Sin embargo, el tamaño y número de los trombos debe ser ajustado con mucha precisión para lograr resultados reproducibles (Ginsberg, Belayev, Zhao, Back, Dietrich et al, 1996). Unos años más tarde aparecieron modelos que utilizan el colorante rosa de Bengala, que tiene la propiedad de inducir la agregación plaquetaria cuando es transformado por acción de un rayo de luz con una energía suficiente. Si lo inyectamos en un animal y después descubrimos su cráneo podríamos con un láser de 560 nm atravesar la capa ósea e incidir sobre una arteria para que se produzcan trombos capaces de ocluirla. A pesar de las ventajas de este modelo resulta difícil predecir la localización final del trombo, lo cual atenta contra su reproducibilidad.

El desarrollo de la ingeniería genética, indiscutiblemente ha producido un salto cualitativo en la comprensión de los mecanismos fisiopatológicos de las enfermedades y de la enfermedad cerebrovascular en particular. En la actualidad es relativamente fácil producir ratones transgénicos, donde se ha demostrado que la sobreexpresión o la anulación de la expresión de determinados genes incrementa o reduce el volumen de infarto ante la imposición del mismo insulto isquémico.

TRATAMIENTO DE LA ISQUEMIA CEREBRAL.

Actualmente, el tratamiento de la fase aguda de la isquemia cerebral comprende solamente medidas generales, ya que los tratamientos específicos todavía no están bien establecidos. Como primera pauta está la atención inmediata, controlando aspectos generales como las funciones respiratoria (tratamientos broncodilatadores) y hemodinámica (deshidratación, control de la tensión arterial, mantenimiento de la función cardiaca). Para el tratamiento activo del edema cerebral se emplean diuréticos osmóticos como el manitol al 20%, aunque su uso está justificado solamente por trabajos y observaciones empíricas. De manera que en la mayoría de los casos el tratamiento depende de los síntomas generales del paciente (Miranda, 2004).

El período durante el cual los cambios isquémicos pueden ser reversibles constituye la ventana terapéutica (Danica, Dejan, Markivic, Spatz, Bogomir, 1994; Fisher, 1999). Para los neurólogos una ventana terapéutica aceptable para un neuroprotector está entre 4 y 6 horas. Teniendo en cuenta la fisiopatología del ictus se pueden derivar tres posibles estrategias en el tratamiento orientadas a minimizar las consecuencias del accidente cerebrovascular isquémico: 1) incrementar las reservas energéticas de las células (tratamiento profiláctico exclusivamente), 2) minimizar el daño restableciendo la perfusión lo antes posible (terapias trombolíticas), y 3) neuroprotección propiamente dicha.

La restauración temprana de la reperfusión del área afectada (terapia trombolítica) se ha demostrado como una terapia farmacológica efectiva tanto en modelos animales como en ensayos clínicos (NINDS rt-PA stroke study group, 1995), y la única aprobada para su uso en clínica. Se debe tener en cuenta también que si la isquemia es lo suficientemente prolongada, el tratamiento trombolítico no sólo no resulta efectivo, sino que exacerba el daño por reperfusión. Por último, la neuroprotección consiste en impedir o limitar farmacológicamente la progresión de la cascada isquémica en el tejido cerebral una vez que ésta se ha iniciado (Pérez, 2005).

Fig. 3. Enfoque de la neuroprotección

Según su mecanismo de acción primario, las estrategias neuroprotectoras se pueden clasificar en los siguientes grupos (Dorman, Counsell, Sandercock, 1996):

  1. 1- Moduladores del sistema de aminoácidos excitadores.
  2. 2- Moduladores del flujo de calcio.
  3. 3- Activadores metabólicos.
  4. 4- Agentes anti-edema.
  5. 5- Inhibidores de la adhesión leucocitaria.
  6. 6- Secuestradores de radicales libres.
  7. 7- Promotores de la reparación de membranas e inhibidores de su degradación.
  8. 8- Compuestos con efectos desconocidos.

Partes: 1, 2, 3


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