El origen de las lesiones cerebrales o espinales es muy variado. La insuficiencia prolongada de oxígeno durante el nacimiento, fracturas cervicales producidas por accidentes que originan interrupciones de la conducción nerviosa a través de la medula espinal, bloqueos o roturas de arterias cerebrales que produzcan muerte del tejido cerebral por deprivación de oxígeno, etc. Todos estos cuadros conducen a menudo a la pérdida de habilidades tales como el movimiento o la palabra, y, desgraciadamente, en muchos casos estas limitaciones son definitivas.

A diferencia de otros tejidos, o la piel y los huesos, el sistema nervioso central (SNC), constituido por el cerebro y la médula espinal, tiene una muy limitada capacidad pare autorrepararse. Si una célula nerviosa es dañada en forma tal que es separada de su axón (la larga fibra que conecta dicha célula a otras células del SNC), la célula es incapaz de regenerar un nuevo axón. Sin su axón, la célula queda aislada y deja de participar en la malla de células que transportan mensajes a través del SNC.

Las células nerviosas se comunican entre sí por impulsos eléctricos que viajan a lo largo del axón, el extremo del cual se ramifica en cientos de terminales nerviosos. Mediante uniones denominadas "sinápsis" las células se contactan entre sí. En el ámbito de las uniones sinápticas los terminales nerviosos liberan sustancias químicas llamadas "neurotransmisores", las que excitan a la siguiente célula de la malla haciéndola disparar un impulso eléctrico.

El axón de las células nerviosas, además de transportar la información en forma de impulsos eléctricos, también transporta proteínas y otros nutrientes entre el cuerpo celular y los terminales nerviosos. Si el axón es seccionado, estos suministros se interrumpen, con el resultado de que la célula completa empieza a degenerar y finalmente muere. El daño no se detiene ahí, ya que la célula que murió cumplía un rol específico en un circuito de células interconectadas; en muchos casos, después de la pérdida de uno de estos eslabones, el resto de las células de la cadena también empieza a degenerar.

Al nacimiento, nuestras células nerviosas ya están maduras y son incapaces de autorreproducirse por división. Así, aquellas que mueren no pueden ser reemplazadas. En la actualidad, la medicina sólo puede ofrecer limitados tratamientos a las personas que por accidentes u otros motivos padecen de daño cerebral o de la médula espinal. Dentro de lo posible, la rehabilitación está dirigida a tratar de entrenar al paciente en el uso de circuitos de células sobrevivientes con el propósito de superar algunos de los déficits producidos. Esto, lamentablemente, no siempre puede conseguirse, ya que, por una parte, las áreas dañadas del SNC no pueden autorrepararse y, por otra parte, la capacidad compensatoria de las células sobrevivientes es muy limitada.

El objetivo de un gran número de investigaciones en esta materia ha sido y sigue siendo intentar responder la siguiente pregunta: ¿por qué las células del SNC son tan limitadas en su capacidad de recuperación?
Por muchos años los científicos han debatido si la incapacidad de las células cerebrales para regenerarse es parte de su composición genética intrínseca o si el SNC constituye un ambiente poco apropiado e incluso hostil para la regeneración celular. En las dos últimas décadas ha quedado claro que el ambiente que rodea a las células nerviosas lesionadas es de vital importancia para que ellas puedan regenerarse y volver a conectarse con otras células nerviosas.


Si una fibra nerviosa es dañada...

Las células nerviosas adultas están constantemente "fabricando" nuevas proteínas en su cuerpo celular para mantener su estructura. El axón, junto con conducir impulsos eléctricos, tiene la misión de transportar estas proteínas y otros compuestos esenciales hasta sus terminales axónicos. El transporte de los nutrientes tiene lugar en ambos sentidos, dado que los terminales también reciben factores de crecimiento y otras señales desde sus sitios de contacto, los que a su vez deben ser transportados hacia el cuerpo de la célula. El seccionar o aplastar un axón nervioso detiene este tránsito y cada parte de la célula reacciona de una manera particular al daño.


Reconexiones del sistema nervioso en animales superiores e inferiores

En vertebrados inferiores, tales como ranas y peces, se han observado notables procesos de "reconexión" de su sistema nervioso. En la década de los 50, el premio Nobel Roger Sperry realizó sus ahora clásicos experimentos sobre regeneración en el SNC de la rana. Él seccionó el nervio óptico, que conecta el ojo de la rana con el cerebro, y observó algún tiempo después que no sólo las fibras nerviosas volvían a crecer, sino que también se reconectaban apropiadamente. Esta reconexión fue suficiente para que la rana volviera a cazar moscas nuevamente.

En animales simples, tales como la sanguijuela, también ha sido observada esta clase de reconexiones. El sistema nervioso de la sanguijuela consiste en grupos de células nerviosas, uno por cada segmento del cuerpo, unidos en una larga cadena que le permite coordinar sus movimientos. John Nicholls, un biólogo británico que trabaja en Suiza, descubrió que cada vez que se corta la cadena, los axones se reconectan, de tal modo que la sanguijuela puede nadar nuevamente dentro de algunas semanas.

Los científicos que estudian estos animales inferiores han comenzado a identificar algunas de las condiciones que necesitan las células nerviosas para volver a crecer y reconectarse. Por ejemplo, células nerviosas extraídas de sanguijuelas pueden hacerse crecer en laboratorio y así determinar sus requerimientos precisos. Estas células, al igual que otras de sistemas nerviosos en desarrollo, se adhieren fuertemente a las placas de cultivo y necesitan - como requerimiento obligatorio - la concurrencia de sustancias denominadas "factores de crecimiento".

Otros experimentos han intentado descubrir los mecanismos a través de los cuales las células "reconocen" el lugar donde les corresponde conectarse. Estos estudios han dado a los científicos alguna idea de lo que hay que investigar para comprender por qué las células del SNC de los animales superiores fracasan en la regeneración.


Reconexiones en el sistema nervioso central y periférico

La existencia de grandes diferencias entre animales con sistemas nerviosos simples y los vertebrados superiores pareciera no ser tan sorprendente. Lo que si es sorprendente es que en los mamíferos existan notables diferencias entre células nerviosas de un mismo individuo. En efecto, las células del cerebro y de la médula espinal normalmente no se regeneran, mientras que las células del sistema nervioso periférico (SNP), que conectan a los miembros y órganos con la médula espinal, pueden regenerarse bastante bien incluso en sujetos adultos.

Si alguien se fractura un brazo o una pierna y producto de ello resultan dañadas algunas fibras nerviosas, la región corporal afectada perderá parte de la sensibilidad o del control muscular. Si él daño no es tan destructor, o un cirujano entrenado reconecta los extremos seccionados del nervio, existe una buena posibilidad de que las células dañadas den origen a nuevos axones. Infortunadamente estos nuevos axones no siempre alcanzan el destino correcto, especialmente si el blanco está alejado.

¿Cómo hacen esto las fibras periféricas? A principios de siglo el neuroanatomista español Santiago Ramón y Cajal intuyó que los axones periféricos recibían apoyo y guía de su medio ambiente a medida que se regeneraban. También sugirió que de alguna manera este apoyo está ausente en el SNC.

La más clara evidencia de que esto era verdad se ha obtenido en células que tienen dos fibras, como por ejemplo, las células nerviosas sensitivas. Una de las fibras trae la información de partes alejadas del cuerpo y la otra lleva esta información al cerebro a través de la médula espinal. La primera fibra puede regenerarse si es dañada, demostrando que la célula tiene toda la maquinaría necesaria para crecer y reconectarse. La segunda fibra, cuando es dañada, crece solamente hasta alcanzar la médula espinal; una vez que penetra en la médula su crecimiento se detiene abruptamente y fracasa en hacer cualquier conexión.

¿Qué es lo que los nervios periféricos tienen y qué le es negado a las fibras en el SNC? Una característica importante del ambiente de las células nerviosas son las células de soporte que las rodean, las llamadas células gliales. En el SNP existe un solo tipo de ellas: las células de Schwann. Para cada fibra las células de Schwann producen una capa aislante de sustancia grasa llamada mielina, que hace aumentar la velocidad de conducción de los impulsos eléctricos a través de la fibra. Por fuera de la mielina, la membrana basal, una firme pero flexible capa de tejido, mantiene unido todo el conjunto.

Cuando un nervio es seccionado o aplastado, los cientos de miles de fibras nerviosas que han sido desconectadas de sus cuerpos celulares degeneran gradualmente. Sin embargo, la membrana externa construida por las células de Schwann permanece, como también las células que perdieron sus fibras. Los muñones de fibras que permanecieron unidos a sus cuerpos celulares empiezan a crecer de nuevo, impulsados por la súbita pérdida de contacto con las regiones que inervan. Mientras estos muñones en crecimiento permanezcan en el interior de la capa de células de Schwann sobrevivientes, o dentro de un rango muy cercano a ellas, las fibras seguirán creciendo hasta alcanzar el lugar en el músculo o en la piel donde terminaban originalmente.

Este trayecto preexistente es claramente una gran ventaja para las fibras que tienen que viajar muchos centímetros. Pero las células de Schwann ofrecen a las fibras en crecimiento mucho más que conducirlas simplemente a su destino. La membrana basal les proporciona por una parte una superficie adherente adecuada, y por otro lado les aporta factores de crecimiento.

En un intento para determinar cuál de estos elementos era el más importante para los axones en crecimiento, los científicos aislaron fibras nerviosas periféricas y encontraron que ninguno de los componentes de la capa de células de Schwann podía, en forma aislada, favorecer el crecimiento de las fibras como lo hacía la célula de Schwann completa.

Antes de que las fibras en regeneración puedan sacar ventaja de todo lo que las células de Schwann tienen para ofrecerles, ellas tienen que superar un obstáculo. El sitio en que ha sido dañado un nervio es habitualmente un caos, con sangre y fibras nerviosas destrozadas que dificultan a los muñones de las fibras sobrevivientes encontrar la ruta adecuada a través de las células de Schwann. Sin embargo, glóbulos blancos llamados macrófagos convergen a esta región y la "limpian" sistemáticamente.

De este modo, en el SNP, mientras las fibras puedan encontrar su camino en el interior de la vaina de Schwann y mientras su trayectoria no sea bloqueada, ellas pueden crecer fácilmente y volverse a reconectar. ¿Por qué esto no sucede en el cerebro y la médula espinal?


La jungla del SNC

Es posible que las células dañadas del SNC hagan algún intento para regenerarse, pero en circunstancias normales el crecimiento se detiene después de avanzar algunos micrómetros. A diferencia de los nervios periféricos, ellos no tienen células de Schwann para guiarlas y "protegerlas". Los axones en el cerebro y en la médula espinal reciben su capa aislante de mielina de células gliales de otro tipo, los oligodendrocitos. Estas células no producen una membrana exterior firme capaz de mantener al conjunto en su lugar mientras las fibras se regeneran; además, tienden a degenerarse si las fibras nerviosas a las cuales están asociadas también se degeneran. Así, aunque los axones en el SNC tienden a regenerarse, estarían enfrentados a la tarea casi imposible de encontrar su destino a través de una verdadera selva virgen de tejido nervioso, sin ningún "sendero" establecido.

Por otro lado, otra familia de células gliales, los astrocitos, invade las áreas dañadas del SNC para formar una escara dura y fibrosa. A ello se agrega la existencia de la barrera hemato-encefálica, un filtro protector que impide que los macrófagos penetren al cerebro en número suficiente para limpiar el sitio lesionado. Peor aún: en la actualidad se cree que los oligodendrocitos, y la mielina que ellos producen, contienen una sustancia que inhibe activamente la regeneración.

Un grupo de científicos, encabezado por Martin Schwab, está estudiando las circunstancias que permitirán la regeneración de las células del SNC. Estos investigadores observaron que células nerviosas tomadas tanto del SNP como del SNC de animales recién nacidos, podían crecer dentro de un trozo de nervio periférico, pero ninguna de ellas podía hacerlo en el interior de un trozo de nervio óptico que, como se sabe, forma parte del SNC. Separando los componentes del nervio óptico, estos científicos descubrieron que los oligodendrocitos y la mielina que ellos producían eran agentes francamente "hostiles" para el crecimiento de las fibras.

Schwab y sus colegas tuvieron éxito en identificar una proteína de la mielina que parece ser la que ejerce este efecto inhibitorio. Si ellos inactivaban esta proteína mediante un anticuerpo monoclonal, se producían marcados cambios en la interacción entre la fibra nerviosa en crecimiento y el nervio óptico. En efecto, los axones que previamente rechazaban al nervio óptico ahora lo invadieron. En otras palabras, una vez que la acción inhibitoria hostil de la proteína de la mielina ha sido neutralizada por el anticuerpo monoclonal, el nervio óptico es capaz de ofrecer un ambiente para la regeneración de las células del mismo modo como lo hace el nervio periférico. Con todo esto en contra, no es sorprendente que los intentos del cerebro lesionado para autorrepararse fallen.


Injertos de nervios ¿Un puente demasiado largo?

Las fibras de los nervios periféricos pueden regenerarse, mientras que las fibras nerviosas centrales no pueden hacerlo. Esta diferencia parece estar ligada al ambiente que rodea a las fibras, en particular las células gliales que están asociadas a ellas. El experimento clave para afianzar este argumento parece obvio: ¿podrían las fibras centrales crecer en el ambiente de las fibras periféricas? Durante los últimos 10 anos Albert Aguayo y sus colegas en Montreal, Canadá, han venido investigando este problema en ratas, con resultados espectaculares.

La técnica de Aguayo consiste en remover trozos de nervio ciático (el nervio principal de la pata trasera, y por lo tanto parte del SNP) con el propósito de usarlos como "puentes" para que fibras dañadas del SNC puedan crecer a través de estos puentes. Una vez que el segmento de nervio ciático es removido de la pata trasera de la rata, las fibras seccionadas degeneran; sin embargo, las células de Schwann y las membranas que las rodean permanecen y se multiplican. Insertando un extremo de este trozo de nervio en un sitio dañado de la médula espinal o del cerebro, se produce un notable efecto sobre las células nerviosas centrales dañadas. Los muñones de los axones de las células centrales que se encuentran en las proximidades del injerto empiezan a regenerarse y a crecer a lo largo del puente.

En algunos experimentos, Aguayo ha visto crecer estas fibras por varios centímetros, mucho más de lo que ellas habrían crecido normalmente en el animal. Cuando el puente conectó uniendo dos diferentes regiones dañadas del SNC, por ejemplo, la médula espinal y el tronco cerebral, los axones se introdujeron en cada extremo y empezaron a crecer hacia el extremo opuesto.

Las investigaciones de Aguayo han demostrado definitivamente que las células del SNC son perfectamente capaces de regenerarse si tienen acceso a condiciones ambientales adecuadas. Esto podría sugerir un camino para el tratamiento de personas que han sufrido daño cerebral o a nivel de la medula espinal.

Sin embargo, existe todavía un serio obstáculo que superar. Las fibras del SNC que ingresan por un extremo del injerto de nervio periférico, y que crecen tan enérgicamente a través de él, detienen este crecimiento casi al mismo tiempo que ellas reingresan al SNC por el otro extremo del injerto. No solamente no siguen creciendo más, sino que los axones, aparentemente, no establecen conexiones con las células apropiadas. Los puentes han sido una notable demostración de que las fibras del SNC tienen capacidad para crecer, pero quedaría aún por restablecer la capacidad de transportar información útil, que es la esencia de la función del sistema nervioso.

En la médula espinal, por ejemplo, es esencial que las células nerviosas no sólo se reconecten sino que lo hagan apropiadamente. El sistema nervioso está organizado como un verdadero sistema de cables paralelos, cada uno de los cuales transporta un determinado tipo de información: tacto, dolor, presión, visión, etc. Sería un desastre si los cables se entremezclan; si esto sucediera, el cerebro podría registrar señales equivocadas, por ejemplo, un tacto suave en forma de un dolor intenso. En el embrión estas redes se desarrollan como resultado de complejas interrelaciones de diversos factores que aseguran que la célula nerviosa en crecimiento llegue al destino correcto. En el SNC adulto, este sistema parece haber sufrido un desperfecto, ya que aún si las fibras se regeneran, ellas fracasarían en reconocer las células que deben contactar.

Existen, sin embargo, ejemplos de conexiones nuevas que se han formado en cerebros ya maduros. Así, en regiones lesionadas, en que algunos axones se han degenerado, interrumpiendo sus contactos sinápticos con otras células, axones sobrevivientes vecinos emiten brotes originando nuevas ramas que se movilizan para ocupar el espacio dejado por los terminales que desaparecieron. Estas ramificaciones crecen sólo unos pocos micrómetros, pero aún así pueden, en cierto modo, compensar la función de la neurona vecina dañada.

El fenómeno de crecimiento por brotes en axones vecinos a una lesión sugiere que la sinápsis vacante libera una señal química que advierte que ella está disponible y que estimula a las fibras nerviosas cercanas para iniciar el crecimiento por brotes. También sugiere que existe un mecanismo a través del cual los brotes reconocen el sitio vacío, permitiéndolos hacer contacto con él. Una mayor comprensión de estos mecanismos podría llevar a encontrar un método para estimular a las fibras recién regeneradas hacia los apropiados sitios de contacto.

¿Por qué, en el transcurso de la evolución, el SNC de los vertebrados superiores perdió la capacidad de regenerarse? Parece razonable sugerir que esto tiene algo que ver con el gran aumento en la complejidad del cerebro, que, como se sabe, se encuentra en la base de las habilidades mentales superiores que caracterizan a estas especies. Una posibilidad es que la regeneración fue descartada durante el proceso evolutivo para evitar un riesgo inaceptable de errores en el reencablado. Tal vez es más plausible la existencia de mecanismos diseñados para asegurar que los múltiples trayectos del cerebro se desarrollen de acuerdo a un mapa apropiado, y que provengan crecimientos posteriores una vez que el encablado está completo.

Ya se ha empezado a comprender cómo operan algunos de estos mecanismos. Algún día seremos capaces de explotar este conocimiento en el desarrollo de nuevos tratamientos para el daño cerebral.



Extractado de New Scientist (junio 10, 1989) por los doctores:

Rubén Soto M.
Alejandro Hernández K.