Elsevier

Medicina Intensiva

Volume 36, Issue 1, January–February 2012, Pages 37-44
Medicina Intensiva

Revisión
Mecanismos biológicos involucrados en la propagación del daño en el traumatismo encéfalo craneanoBiological mechanisms involved in the spread of traumatic brain damage

https://doi.org/10.1016/j.medin.2011.06.008Get rights and content

Resumen

El traumatismo encéfalo craneano (TEC) es un problema de salud de distribución mundial, y es especialmente prevalente en la población adulta joven. Es característica la presencia de uno o más focos de daño, que luego progresan hacia áreas inicialmente no lesionadas, mediante cascadas de respuesta inflamatoria, excitotoxicidad, condiciones de falla energética, y la participación de la glía amplificando la respuesta tisular al daño inicial. Esta progresión es, en teoría, susceptible de una intervención terapéutica. Sin embargo, hasta ahora todos los estudios con fármacos neuroprotectores han fracasado, no existiendo un tratamiento específico efectivo. Los resultados negativos se explican en parte por el empleo de una estrategia centrada solo en las neuronas, sin considerar otras células participantes, u otros mecanismos patogénicos. Para cambiar este panorama, es necesario re-enfocar el problema a través de una mejor comprensión de los mecanismos que determinan la progresión del daño. En esta revisión discutiremos los principales mecanismos biológicos involucrados en la progresión del daño tisular post-trauma. Se aborda la fisiopatología general de los tipos de traumatismos, mecanismos celulares del daño secundario incluyendo inflamación, apoptosis, tumefacción celular, excitoxicidad, y participación de la glía en la propagación del daño. Se destaca el papel de la glía en cada uno de los mecanismos celulares mencionados. Se incluyen algunas aproximaciones terapéuticas relacionadas con los mecanismos descritos. Se finaliza con un diagrama general que resume los principales aspectos discutidos.

Abstract

Traumatic brain injury (TBI) is a worldwide health problem that is especially prevalent in young adults. It is characterized by one or more primary injury foci, with secondary spread to initially not compromised areas via cascades of inflammatory response, excitotoxicity, energy failure conditions, and amplification of the original tissue injury by glia. In theory, such progression of injury should be amenable to management. However, all neuroprotective drug trials have failed, and specific treatments remain lacking. These negative results can be explained by a neuron centered approach, excluding the participation of other cell types and pathogenic mechanisms. To change this situation, it is necessary to secure a better understanding of the biological mechanisms determining damage progression or spread. We discuss the biological mechanisms involved in the progression of post-trauma tissue damage, including the general physiopathology of TBI and cellular mechanisms of secondary damage such as inflammation, apoptosis, cell tumefaction, excitotoxicity, and the role of glia in damage propagation. We highlight the role of glia in each cellular mechanism discussed. Therapeutic approaches related to the described mechanisms have been included. The discussion is completed with a working model showing the convergence of the main topics.

Section snippets

Relevancia del problema

El traumatismo encéfalo craneano (TEC) es la principal causa de morbimortalidad en la población menor de 45 años. Cada año, 1,4 millones de personas sufren un TEC en los EE.UU.1, la mitad de los cuales son severos (escala de Glasgow < 8), y tienen una mortalidad de ∼35% al año. En Europa el panorama no es diferente, la incidencia estimada es de 235 casos por 100.000 habitantes/año con una mortalidad de ∼11%2. Además, el TEC es un factor de riesgo conocido para el desarrollo de enfermedades

Tipos de traumatismo encéfalo craneano según su mecanismo de daño directo

Dependiendo de la biomecánica del trauma, los TEC se clasifican en lesión 1) focal y 2) difusa. En la lesión focal por contacto directo, se encuentran los hematomas epi- y subdurales, contusiones y hematomas intraparenquimatosos4. En cambio, en la lesión difusa por aceleración/desaceleración, predominan los fenómenos de daño axonal difuso y edema cerebral4.

En las primeras horas post-TEC, en el cerebro se observan islotes de daño celular en la lesión focal versus un compromiso extenso en las

Propagación del daño

Una vez establecido el daño tisular directo, tanto en las lesiones focales como difusas, se desarrolla un fenómeno complejo de progresión del daño que involucra factores locales y sistémicos que en conjunto se conocen como mecanismos de daño secundario (fig. 1).

Entre los factores sistémicos que agravan el daño secundario destaca la presencia de hipotensión e hipoxia. El 90% de los pacientes que fallecen con un TEC grave presentan hallazgos compatibles con isquemia; hipotensión e hipoxia se

Inflamación

La respuesta inflamatoria post-TEC está mediada tanto por leucocitos circulantes, que son reclutados en la zona dañada, como por células residentes: microglías y astrocitos. Las microglías son macrófagos residentes del sistema nervioso central (SNC) y son responsables de la respuesta inmune innata del sistema nervioso11. Aun en ausencia de daño o estimulación exógena, las microglías despliegan una constante actividad de vigilancia remodelando continuamente sus procesos, pudiendo inspeccionar

Apoptosis

Durante un TEC se observan grados variables de daño sobre las células del parénquima cerebral. Los TEC severos resultan en una necrosis rápida, estableciéndose los focos de daño celular directo ya mencionados. Sin embargo, condiciones de daño sub-letales, o la propagación de señales de daño hacia sitios alejados del lugar de daño directo, determinan la aparición de muerte celular por apoptosis en dichas regiones23.

La existencia de apoptosis post-TEC ha sido observada en modelos animales y en

Tumefacción celular

El edema cerebral y las complicaciones asociadas dan cuenta de aproximadamente el 50% de las muertes por TEC34. Klatzo en 1967, usando un modelo de trauma por frío, describió dos tipos de edema cerebral dependiendo de su origen: edema vasogénico (extracelular) y citotóxico, el que más correctamente corresponde a una tumefacción celular35. Recientemente, mediante técnicas de neuroimagen, se determinó que el edema citotóxico es el componente mayoritario del edema cerebral post-TEC focal y difuso36

Excitoxicidad

Tras un TEC, en un plazo de minutos, se observa una elevación aguda de los niveles extracelulares de glutamato, que ha sido documentada en trabajos experimentales y clínicos44, 45. La elevación del glutamato extracelular es principalmente consecuencia de la despolarización neuronal masiva por el traumatismo y la falla energética asociada ya mencionada en la sección previa. Este exceso de glutamato induce un incremento de la entrada de Na+ y Ca2+ a la célula, la sobrecarga de Ca2+ intracelular

Propagación del daño, papel de la glía

Las glías, y los astrocitos en particular, considerados originalmente solo como soporte de las neuronas, han recibido poca atención en el estudio del TEC. Sin embargo, en la última década su papel ha sido reinterpretado. Los astrocitos forman la microarquitectura del sistema nervioso, expresan receptores, canales y estructuralmente están organizados en redes que se comunican a través de CUH, estableciendo sincitios funcionales55.

La progresión del daño celular podría estar facilitada por la

Daño axonal difuso

Una mención especial merece el daño axonal difuso, donde las lesiones comprometen fundamentalmente la sustancia blanca. La sustancia blanca está compuesta por haces axonales envainados con mielina, formada por los oligodendrocitos (OLG), encontrándose además astrocitos y células endoteliales. La interacción célula-célula entre los OLG y los axones neuronales es crítica en la formación de la mielina, el mantenimiento y la reparación de la sustancia blanca69.

El daño axonal difuso se presenta

Recapitulación

Durante un TEC se establecen focos de daño celular directo. Sin embargo, diversos mecanismos de propagación de daño, tanto locales como sistémicos, independizan la progresión del daño de la noxa inicial. Entre los mecanismos locales destaca el papel de las glías, tanto de la microglía que participa como sensor del daño y coordinador de la respuesta inflamatoria, secretando numerosos mediadores de citotoxicidad, como de los astrocitos, los cuales, estando altamente interconectados, participan

Financiación

Proyecto PMD-10/09, Dirección de Investigación de la Facultad de Medicina-PUC (M.R.).

Beca de apoyo a la realización de tesis doctoral 2010, AT-24100202 CONICYT (M.R.).

Fondecyt 1070591 (J.C.S.); Fondecyt 1090353 (R.vB.).

Conflicto de interés

Los autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.

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