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Sistema glinfático

El sistema glinfático , la vía de depuración glinfática o el sistema paravascular es un sistema de órganos encargado de eliminar los desechos metabólicos del sistema nervioso ce...

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El sistema glinfático , la vía de depuración glinfática o el sistema paravascular es un sistema de órganos encargado de eliminar los desechos metabólicos del sistema nervioso central (SNC) de los vertebrados .

En los mamíferos, el líquido cefalorraquídeo fluye hacia el espacio paravascular alrededor de las arterias cerebrales , donde se mezcla con el líquido intersticial y los solutos dentro del parénquima cerebral , y sale a través de los espacios venosos cerebrales paravasculares hacia el espacio subaracnoideo . [ 1 ]

La vía consiste en un mecanismo de entrada paraarterial de líquido cefalorraquídeo impulsado principalmente por la pulsación arterial . [ 2 ] Esto "masajea" el líquido cefalorraquídeo de baja presión hacia el parénquima cerebral más denso. Durante el sueño, el flujo de líquido cefalorraquídeo se regula mediante cambios en la resistencia del parénquima debido a la expansión y contracción del espacio extracelular . [ 3 ]

La eliminación de proteínas solubles , metabolitos y exceso de líquido extracelular se logra mediante flujo masivo convectivo , facilitado por los canales de agua de la acuaporina 4 astrocítica . [ 3 ] [ 4 ]

El término "sistema glinfático" se acuñó para indicar su dependencia de las células gliales y la similitud de sus funciones con las del sistema linfático periférico . [ 5 ]

Estructura

Astrocitos teñidos para proteína ácida fibrilar glial (verde) y acuaporina-4 (púrpura).

Un estudio de 2012 indicó que el LCR subaracnoideo ingresa al cerebro rápidamente, a través de los espacios paravasculares que rodean las arterias penetrantes, y luego se intercambia con el líquido intersticial circundante. [ 6 ] De manera similar, el líquido intersticial se elimina del parénquima cerebral a través de los espacios paravasculares que rodean las venas grandes. [ 6 ]

Los espacios paravasculares son canales llenos de LCR que se forman entre los vasos sanguíneos cerebrales y las vainas leptomeníngeas que rodean los vasos de la superficie cerebral y los vasos penetrantes proximales. Alrededor de estos vasos penetrantes, los espacios paravasculares adoptan la forma de espacios de Virchow-Robin, donde el LCR paravascular puede continuar viajando a lo largo de las membranas basales que rodean el músculo liso vascular arterial para alcanzar la lámina basal que rodea los capilares cerebrales . [ 7 ]

Los astrocitos extienden prolongaciones que interactúan con las sinapsis neuronales, así como proyecciones denominadas "pies terminales" que recubren completamente la vasculatura cerebral. Los astrocitos facilitan los cambios en el flujo sanguíneo, [ 8 ] [ 9 ] y posiblemente influyen en la eliminación de desechos del cerebro. [ 10 ]

Los astrocitos expresan canales de agua llamados acuaporinas , canales unidos a la membrana que regulan el flujo de agua. [ 11 ] [ 12 ] Los dos tipos de acuaporinas expresadas en el SNC son la acuaporina-1, que es expresada por células epiteliales especializadas del plexo coroideo , y la acuaporina-4, que es expresada por los astrocitos. [ 13 ] [ 14 ] Hasta el 50% de la superficie del pie terminal de los astrocitos que da a los vasos está ocupada por canales de acuaporina-4. [ 11 ] [ 13 ]

Basándose en este transporte de agua glial en el proceso de eliminación de solutos intersticiales paravasculares, la vía gliovascular se denomina "sistema glinfático". [ 6 ]

Función

Las oscilaciones sincronizadas del LCR que actúan junto con la norepinefrina afectando los vasos cerebrales facilitan la eliminación de los productos finales metabólicos de la actividad cerebral que se acumularon durante la vigilia. [ 1 ] [ 3 ]

Eliminación de solutos durante el sueño

Durante el sueño de ondas lentas , la eliminación de solutos intersticiales aumenta por la expansión y contracción del espacio extracelular, lo que indica que las propiedades reparadoras del sueño pueden estar relacionadas con un aumento de la eliminación glinfática de los productos finales metabólicos producidos por la actividad neuronal en el cerebro despierto. [ 3 ] El flujo es provocado por variaciones lentas en la liberación de norepinefrina por el locus coeruleus . [ 15 ] Los somníferos pueden alterar el proceso de eliminación. [ 15 ]

Transporte de lípidos

Las vías paravasculares cerebrales pueden desempeñar un papel en el transporte de pequeñas moléculas lipofílicas que afectan la función de los astrocitos. [ 16 ]

Historia

Descubrimiento y descripción del líquido cefalorraquídeo

Aunque las primeras observaciones conocidas del líquido cefalorraquídeo (LCR) se remontan a Hipócrates (460-375 a. C.) y, posteriormente, a Galeno (130-200 d. C.), su descubrimiento se atribuye a Emanuel Swedenborg (1688-1772 d. C.), quien, siendo un hombre profundamente religioso, identificó el LCR durante su búsqueda de la sede del alma. [ 17 ] Los dieciséis siglos de anatomistas que sucedieron a Hipócrates y Galeno podrían haber pasado por alto la identificación del LCR debido a la técnica de autopsia predominante en la época, que incluía la decapitación y el drenaje de la sangre antes de diseccionar el cerebro. [ 17 ] Si bien, debido a su falta de credenciales médicas, la obra de Swedenborg (traducida) no se publicó hasta 1887, también podría haber establecido la primera conexión entre el LCR y el sistema linfático. Su descripción del LCR fue la de una "linfa espiritual". [ 17 ]

Sistema linfático del SNC

El sistema linfático meníngeo drena el líquido del sistema glinfático hacia el compartimento meníngeo y los ganglios linfáticos cervicales profundos . [ 18 ] Los vasos linfáticos meníngeos también transportan células inmunitarias . [ 18 ]

Hipótesis de difusión

Durante más de un siglo, la hipótesis predominante fue que el flujo de líquido cefalorraquídeo, que rodea el parénquima del SNC pero no entra en contacto directo con él , podría reemplazar las funciones linfáticas periféricas y desempeñar un papel importante en la eliminación de solutos extracelulares. [ 19 ]

La mayor parte del LCR se forma en el plexo coroideo y fluye a través del cerebro siguiendo una vía específica: se mueve a través del sistema ventricular cerebral , hacia el espacio subaracnoideo que rodea el cerebro, y luego drena a la columna sanguínea sistémica a través de las granulaciones aracnoideas de los senos durales o a los vasos linfáticos periféricos a lo largo de las vainas de los nervios craneales . [ 20 ] [ 21 ] Los tiempos de difusión promedio para moléculas grandes, como la albúmina , podrían necesitar hasta 100 horas para atravesar 1  cm de tejido cerebral, [ 22 ] una velocidad que no es compatible con las intensas demandas metabólicas del tejido cerebral . El flujo masivo de líquido intersticial desde el parénquima cerebral hacia el LCR puede ser responsable de la eliminación eficiente de desechos. [ 22 ]

Los factores determinantes clave de la difusión a través de los espacios intersticiales cerebrales son las dimensiones y la composición del compartimento extracelular. En una serie de experimentos elegantemente diseñados durante las décadas de 1980 y 1990, investigadores de la Universidad de Nueva York exploraron el microambiente del espacio extracelular utilizando micropipetas selectivas de iones y fuentes puntuales ionoforéticas. Demostraron que el movimiento de solutos y agua a través del parénquima cerebral se ralentiza a medida que disminuye la fracción de volumen extracelular y se vuelve más tortuoso. [ 23 ]

canales paravasculares

La continuidad entre el líquido intersticial cerebral y el LCR se confirmó en 1981 mediante evidencia de que los solutos intersticiales en el cerebro se intercambian con el LCR a través de un mecanismo de flujo masivo, en lugar de por difusión. [ 24 ] Estudios en 1985 indicaron que el líquido cefalorraquídeo y el líquido intersticial pueden fluir a lo largo de vías anatómicas específicas dentro del cerebro, con el LCR moviéndose hacia el cerebro a lo largo de la parte externa de los vasos sanguíneos; se pensó posible que tales "canales paravasculares" pudieran ser análogos a los vasos linfáticos periféricos, facilitando la eliminación de desechos intersticiales del cerebro. [ 7 ] [ 25 ] Sin embargo, otros estudios no observaron un intercambio paravascular tan generalizado de LCR-ISF. [ 26 ] [ 24 ]

Senos durales y meninges

Los senos durales y las arterias meníngeas revestidas por vasos linfáticos pueden formar una vía de conexión con el sistema glinfático. [ 18 ] [ 27 ]

Trastornos clínicos

Trastornos clínicos relacionados con el sistema glinfático:

  • La lesión cerebral traumática se asocia con un deterioro agudo y crónico de la circulación glinfática y, según estudios de imágenes en humanos, la lesión mecánica interrumpe las vías perivasculares, reduce el LCR (intercambio de líquido intersticial) y altera la polarización de AQP4. [ 28 ]
  • Migraña : La alteración de la depuración perivascular modifica el flujo del LCR durante el sueño, y la señalización astrocítica desregulada puede promover la acumulación de mediadores inflamatorios y productos de desecho metabólicos, lo que sensibiliza las vías trigéminovasculares. El desencadenante más común de la migraña es la alteración del sueño, que puede reducir la función glinfática. [ 29 ]
  • Accidente cerebrovascular : provoca un colapso rápido del flujo glinfático y una pérdida de la pulsatilidad arterial, edema citotóxico e hinchazón astrocítica que obstruye las vías perivasculares, reduce el influjo de LCR y la eliminación de solutos. [ 30 ]Después de un accidente cerebrovascular, el transporte glinfático experimenta inflamación periinfarto , grandes volúmenes de infarto y recuperación tardía. [ 31 ]
  • La hidrocefalia de presión normal (HPN) se caracteriza por ventriculomegalia con presión de apertura normal y se asocia con anomalías medibles relacionadas con la función glinfática. La resonancia magnética de tensor de difusión del espacio perivascular muestra una actividad glinfática reducida en la HPN, lo que respalda la hipótesis de que el deterioro del líquido cefalorraquídeo contribuye a las alteraciones de la marcha, el deterioro cognitivo y la disfunción urinaria. [ 31 ]
  • Los trastornos del sueño , específicamente la apnea del sueño (AOS), se asocian con una menor depuración glinfática. Durante el sueño de ondas lentas, la disminución de la expansión del espacio intersticial y el deterioro del flujo del líquido cefalorraquídeo (LCR) se deben a la hipoxia intermitente, la fragmentación del sueño y las fluctuaciones de la presión intratorácica. Estos factores pueden contribuir a un mayor riesgo de deterioro cognitivo y enfermedades neurodegenerativas en personas con trastornos crónicos del sueño. [ 29 ]

Referencias

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