vía nigroestriatal

La sustancia negra se localiza en la parte ventral del mesencéfalo de cada hemisferio. Consta de dos partes diferenciadas: la pars compacta (SNc) y la pars reticulata (SNr). La pars compacta contiene neuronas dopaminérgicas del grupo celular A9 , que forman la vía nigroestriatal, la cual, al suministrar dopamina al estriado , transmite información a los ganglios basales . En cambio, la pars reticulata contiene principalmente neuronas GABAérgicas.

La SNc está compuesta por una delgada banda de células que recubre la SNr y se sitúa lateralmente al grupo A10 de neuronas dopaminérgicas en el área tegmental ventral (VTA) que forma la vía dopaminérgica mesolímbica . La SNc se visualiza fácilmente en cortes de cerebro humano porque las neuronas dopaminérgicas contienen un pigmento negro llamado neuromelanina que se sabe que se acumula con la edad. ^{[ 4 ]} Los cuerpos celulares dopaminérgicos en la SNc están densamente empaquetados con aproximadamente 200 000 a 420 000 células dopaminérgicas en la SNc humana y de 8000 a 12 000 células dopaminérgicas en la SNc de ratón. ^{[ 5 ]} Estos cuerpos celulares dopaminérgicos se localizan en una de dos capas químicamente definidas. ^{[ 6 ]} Los de la capa superior (o capa dorsal ) contienen una proteína de unión llamada calbindina -D28K que puede amortiguar los niveles de calcio dentro de la célula cuando se vuelven demasiado altos o tóxicos. Las células dopaminérgicas de la capa inferior (o nivel ventral ) carecen de esta proteína y son más vulnerables a los efectos de las neurotoxinas (p. ej., MPTP ) que pueden causar síntomas similares a los de la enfermedad de Parkinson. ^{[ 7 ] [ 8 ]} Las células dopaminérgicas del nivel dorsal tienen dendritas que se irradian horizontalmente a través de la pars compacta, mientras que las células dopaminérgicas del nivel ventral tienen dendritas que se extienden ventralmente hacia la pars reticulata. ^{[ 6 ] [ 9 ]}

Los axones de las neuronas dopaminérgicas se originan en una dendrita primaria y se proyectan ipsilateralmente (en el mismo lado) a través del haz prosencefálico medial hacia el estriado dorsal. Existe una correlación topográfica aproximada entre la localización anatómica del cuerpo celular dopaminérgico dentro de la SNc y el área de terminación en el estriado dorsal. Las células dopaminérgicas en las partes laterales de la SNc se proyectan principalmente a las partes lateral y caudal (posterior) del estriado, mientras que las células dopaminérgicas en la SNc medial se proyectan al estriado medial. ^{[ 10 ] [ 9 ]} Además, las células dopaminérgicas en el nivel dorsal se proyectan al estriado ventromedial, mientras que las neuronas del nivel ventral se proyectan al núcleo caudado dorsal y al putamen. ^{[ 6 ] [ 9 ]} En general, existe una mayor densidad de entrada dopaminérgica al estriado dorsolateral. ^{[ 9 ]}

Cada neurona dopaminérgica tiene una arborización axonal no mielinizada extremadamente grande que puede inervar hasta el 6% del volumen estriatal en una rata. ^{[ 11 ]}  Aunque todas las células dopaminérgicas de la SNc se proyectan tanto al estriosoma (o parche) como a los compartimentos neuroquímicos de la matriz del estriado, la mayor parte del territorio axonal de una neurona del nivel dorsal está en el compartimento de la matriz, mientras que la mayor parte del campo axonal de las neuronas del nivel ventral está en los estriosomas. ^{[ 6 ] [ 10 ] [ 11 ]} Los axones dopaminérgicos nigroestriatales también pueden dar lugar a colaterales axónicas que se proyectan a otras regiones del cerebro. Por ejemplo, algunos axones dopaminérgicos nigroestriatales de la SNc envían colaterales axónicas al núcleo pedunculopontino , pálido ventral , núcleo subtalámico , globo pálido , amígdala y tálamo . ^{[ 6 ] [ 9 ] [ 12 ]}

Un pequeño número de neuronas dopaminérgicas de la capa dorsal de la SNc también se proyectan directamente a la corteza, aunque la mayor parte de la inervación dopaminérgica de la corteza proviene de las neuronas dopaminérgicas adyacentes del VTA. ^{[ 9 ]}

El estriado dorsal se encuentra en la región subcortical del prosencéfalo . En primates y otros mamíferos, está dividido por la rama anterior de un tracto de sustancia blanca llamado cápsula interna ^{[ 13 ]} en dos partes: el núcleo caudado y el putamen . ^{[ 14 ]}  En roedores, la cápsula interna está poco desarrollada, de modo que el núcleo caudado y el putamen no están separados, sino que forman una gran entidad llamada núcleo caudado-putamen (CPu). ^{[ 15 ] [ 16 ]} La mayoría (alrededor del 95%) de las células en el estriado dorsal son neuronas espinosas medianas GABAérgicas (MSN), también conocidas como neuronas de proyección espinosas (SPN). Aproximadamente la mitad de estas MSN contienen receptores de dopamina D1 y se proyectan directamente a la sustancia negra para formar la vía directa de los ganglios basales, mientras que la otra mitad expresa receptores de dopamina D2 que se proyectan indirectamente a la sustancia negra a través del globo pálido y el núcleo subtalámico para formar la vía indirecta de los ganglios basales. ^{[ 17 ]} El 5% restante de las células son interneuronas que son neuronas colinérgicas ^{[ 18 ]} o uno de varios tipos de neuronas GABAérgicas. ^{[ 19 ]} Los axones y dendritas de estas interneuronas permanecen dentro del estriado.

El núcleo caudado y el putamen reciben información excitatoria de todas las áreas de la corteza cerebral . ^{[ 20 ]} Estas entradas glutamatérgicas generalmente están dispuestas topográficamente de tal manera que el putamen toma información principalmente de la corteza sensoriomotora, mientras que el núcleo caudado obtiene información principalmente de la corteza de asociación. ^{[ 20 ]} Además, el estriado dorsal recibe entradas excitatorias de otras estructuras cerebrales como el tálamo, ^{[ 21 ]} y entradas excitatorias menores del hipocampo y la amígdala .

El estriado dorsal contiene compartimentos definidos neuroquímicamente llamados estriosomas (también conocidos como parches) que exhiben una tinción densa del receptor μ-opioide incrustada dentro de un compartimento de matriz que contiene acetilcolinesterasa y calbindina-D28K en mayor cantidad. ^{[ 22 ]}

Las terminaciones axónicas dopaminérgicas de la vía nigroestriatal hacen sinapsis con las neuronas espinosas medianas (MSN) GABAérgicas en el estriado dorsal. Forman sinapsis en el cuerpo celular y en las regiones del tallo dendrítico, pero principalmente en los cuellos de las espinas dendríticas , que también reciben inervación glutamatérgica en las cabezas de las mismas espinas dendríticas. ^{[ 1 ]}

La vía directa participa en la facilitación de los movimientos deseados . Las proyecciones de las neuronas espinosas medianas que contienen receptores de dopamina D1 en el núcleo caudado y el putamen hacen sinapsis con células GABAérgicas tónicamente activas en la sustancia negra pars reticulata y el segmento interno del globo pálido (GPi), que luego se proyectan al tálamo. Debido a que las vías estriatonigral/estriatoentopeduncular y nigrotalámica son inhibitorias, la activación de la vía directa genera un efecto excitatorio neto general sobre el tálamo y sobre el movimiento generado por la corteza motora.

La vía indirecta participa en la supresión de movimientos no deseados . Las proyecciones de las neuronas espinosas medianas que contienen receptores de dopamina D2 en el núcleo caudado y el putamen hacen sinapsis con células GABAérgicas tónicamente activas en el segmento externo del globo pálido (GPe), que luego se proyecta a la sustancia negra pars reticulata a través del núcleo subtalámico (STN), de naturaleza excitatoria. Dado que las vías estriatopalidal y nigrotalámica son inhibitorias, pero la vía subtalámica-nigra es excitatoria, la activación de la vía indirecta genera un efecto inhibitorio neto general sobre el tálamo y sobre el movimiento mediado por la corteza motora.

La enfermedad de Parkinson se caracteriza por graves problemas motores, principalmente hipocinesia , rigidez, temblores y desequilibrio postural. ^{[ 31 ]} La pérdida de neuronas dopaminérgicas en la vía nigroestriatal es una de las principales características patológicas de la enfermedad de Parkinson. ^{[ 32 ]} La degeneración de las neuronas productoras de dopamina en la sustancia negra pars compacta y el complejo putamen-caudado conduce a concentraciones disminuidas de dopamina en la vía nigroestriatal, lo que lleva a una función reducida y a los síntomas característicos. ^{[ 33 ]} Los síntomas de la enfermedad generalmente no se muestran hasta que se ha perdido el 80-90% de la función dopaminérgica.

Otra hipótesis sugiere que la enfermedad de Parkinson es un desequilibrio entre la dopamina (DA) y la acetilcolina (ACh) en el estriado dorsal, y no solo una deficiencia de dopamina. ^{[ 34 ]}

El metabolismo presináptico de la dopamina está alterado en la esquizofrenia . ^{[ 36 ] [ 37 ]}