Efectos de la lesión de médula espinal sobre la expresión de c-Fos en los hemisferios del cerebelo de ratas macho

Universidad Veracruzana RegiónXalapa

Doctorado en Investigaciones Cerebrales

Efectos de la lesión de médula espinal sobre la expresión de c-Fos en los hemisferios del cerebelo de ratas macho

Tesis para obtener el grado de Doctora en Investigaciones Cerebrales

Presenta:

QFB. Sandra Yasbeth Lara Aparicio Director de Proyecto:

Dr. César Antonio Pérez Estudillo Junio de 2022

“Lis de Veracruz: Arte, Ciencia, Luz”

Universidad Veracruzana Universidad Veracruzana Región Xalapa

Doctorado en Investigaciones Cerebrales

Efectos de la lesión de médula espinal sobre la expresión de c-Fos en los hemisferios del cerebelo de ratas macho Tesis para obtener el grado de Doctora en

Investigaciones Cerebrales Presenta:

QFB. Sandra Yasbeth Lara Aparicio Director de Proyecto:

Dr. César Antonio Pérez Estudillo

Dr. Gonzalo Emiliano Aranda Abreu (Sinodal) Dr. Luis Beltrán Parrazal (Sinodal)

Dr. Fausto Rojas Durán (Sinodal) Dr. Jorge Manzo Denes (Sinodal)

Dra. Ma. Rebeca Toledo Cárdenas (Sinodal)

El presente trabajo se realizó en las instalaciones del Instituto de Investigaciones Cerebrales de la Universidad Veracruzana, Campus Xalapa, Veracruz; bajo la dirección del Dr. César Antonio Pérez Estudillo. Número de becario Conacyt: 893213 (S.Y.L.A.).

Declaratoria de originalidad

Yo, Sandra Yasbeth Lara Aparicio, en mi calidad de autora del trabajo recepcional titulado “Efectos de la lesión de médula espinal sobre la expresión de c-Fos en los hemisferios del cerebelo de ratas macho”, presentado para la obtención del grado académico que otorga el Doctorado en Investigaciones Cerebrales de la Universidad Veracruzana, declaro bajo protesta de decir verdad que:

1. Este trabajo recepcional es inédito y original, de mi propia autoría intelectual.

2. No ha sido utilizado anteriormente para obtener algún grado académico, ni ha sido publicado por otro medio.

3. En todas las citas y las paráfrasis que utilizo, identifico las fuentes originales e incluyo las referencias completas en el apartado correspondiente.

4. Identifico la procedencia de las tablas y figuras (gráficas, mapas, diagramas, esquemas ilustraciones, arte digital, fotografías u otros) previamente publicadas, reconociendo el derecho moral de los autores.

5. Todos los contenidos de esta tesis están libres de derechos de autor y asumo la responsabilidad de cualquier litigio o reclamación relacionada con derechos de propiedad intelectual, exonerando de toda responsabilidad a la Universidad Veracruzana.

Xalapa-Enríquez, Veracruz, a 29 de Junio de 2022

“La sabiduría es la habilidad de ver con mucha anticipación las consecuencias de las acciones actuales, la voluntad de sacrificar las ganancias a corto plazo a cambio de mayores beneficios a largo plazo y la habilidad de controlar lo que es controlable y de no inquietarse por lo que no lo es. Por tanto, la esencia de la sabiduría es la preocupación por el futuro. No es el mismo tipo de interés en el futuro que tienen los videntes, que sólo tratan de predecirlo. El sabio trata de controlarlo”.

Anónimo

Dedicatorias

Cuando comienzas a escribir tu tesis doctoral, pareciera que nunca va a llegar ese momento en el que la terminas y sientes ese confort y orgullo indescriptible al recordar todo lo que sucedió en torno a su culminación. Pues para mí, ese momento llegó hoy. La presente tesis es el reflejo de un arduo trabajo al que le he dedicado muchas horas de mi vida, alegrías, lágrimas, frustraciones e, incluso, minutos que debían ser dedicados a mi familia, pareja, amigos e hija. Durante este trayecto he aprendido lo que es el valor, la perseverancia, la traición, la amistad sincera, el amor, la fe, los milagros, la lealtad, el compañerismo y, sobre todo, la fuerza de voluntad. Si bien, este escrito lleva mi nombre como autora y realizadora principal, no soy la única sobre la que recae su finalización.

Primeramente quiero agradecer y dedicar este trabajo a mi más grande deidad, mi más amada Diosa que, si bien no forma parte de las creencias principales y comunes de la sociedad, hoy en día no tengo vergüenza o miedo alguno de mencionarla. Porque sé que sin su resguardo, guía y consejo, me habría perdido en el camino de la frustración, desesperación, enojo, depresión e ira. Muchas gracias amada Diosa por no soltarme de la mano y jamás dejar que me saliera de tu camino.

Posteriormente, le dedico la presente tesis, y agradezco, a mi director de tesis, el Dr. César Antonio Pérez Estudillo que sin él, realmente este trabajo jamás hubiera existido. Gracias por creer en mí cuando ningún otro doctor lo hizo, gracias por jamás rendirse ante mi falta de habilidades o mi carácter voluble. Gracias por no ser sólo mi director de tesis y docente, sino por ser un guía en mi vida profesional y hasta, a veces, personal; por volverse una persona de confianza a la cual le pude compartir en estos 5 años de conocernos, momentos muy privados y difíciles, y por permitirme compartir mis lágrimas cuando la vida me dio el milagro más deseado. Gracias por muchos de sus comportamientos y acciones hacia mi persona y hacia el proyecto, pero, nuevamente y jamás me cansaré de decirlo: Gracias por confiar en mí y jamás rendirse conmigo.

Gracias a mi esposo por no soltarme de la mano durante este lapso doctoral. Te dedico a ti este arduo trabajo que por fin ha culminado. Que si bien tuvimos muchos bajos más que altos en nuestro matrimonio, jamás dudaste en seguir a mi lado cuando muchas otras relaciones amorosas rompían a nuestro alrededor. Gracias por ser mi pilar, mi cimiento, mi motivo y mi alegría; gracias por ser mi todo. Sé que hemos vivido momentos

sumamente difíciles y muchas veces nuestra vida personal se vio amenazada por la vida escolar, pero gracias a tu temple y estoicidad, logramos superarlo y henos aquí, seguimos juntos, y más fuertes que nunca. Que estos 18 años de conocernos sigan en aumento. ¡Y ahora vamos juntos por más posgrados, porque sé que a tu lado, sin duda lograré alcanzarlos!

Gracias a un angelito especial que vino a alumbrar mi último año de doctorado.

Gracias a ti, mi vida recuperó su sentido, mi relación con el ahora tu padre se solidificó más y mi esmero por culminar el doctorado y seguir preparándome incrementó. Gracias mi amada y bella Hikari por llegar a nuestras vidas. Con tu único año de vida has cambiado mi rumbo y has clarificado mi futuro. A ti te dedico todo este arduo trabajo porque aunque sólo tienes un año, te estuvimos llamando por muchos años atrás. Lucharé por ser la mujer en la que quiero que tú te transformes. Te dedico a ti, estos cuatro años de doctorado. Seguiré estudiando y preparándome para ser tu modelo a seguir. Seré una doctora, investigadora, docente, madre, amiga y confidente para poder mejorar tu mundo en todos los ámbitos que me sea posible.

Gracias también a mis padres y hermanos, que de alguna u otra forma jamás me dejaron sola en estos cuatro años de doctorado. Gracias por motivarme a seguir buscando un doctor que me aceptara, por celebrar conmigo mi ingreso al doctorado, no dejarme rendir cuando sentía que no lo lograría, por velar por mí cuando me enfermaba o colapsaba por el exceso de estrés y por dedicar su tiempo en cuidar a Hikari cuando yo no podía hacerlo. Gracias por ser mi familia, mi modelo a seguir, mis amigos y confidentes y; por ser junto con Adolfo, mi soporte. A ustedes les dedico también la actual tesis.

Agradezco infinitamente a mis compañeros de viaje doctoral, Ángel Laureani y Xiomara Velázquez, por hacerme ameno el recorrido. Gracias por ser mi grupo. Sin duda alguna, sin ustedes, no lo hubiera podido lograr. Me rescataron muchas veces del pesimismo, de la frustración y del estrés excesivo que el doctorado me generaba. Me animaron a seguir avante aunque ya no tenía motivos para hacerlo. Me abrieron su corazón y me dejaron entrar, me llamaron “amiga” y me trataron como una. Si bien ustedes no hicieron esta tesis, es gracias a ustedes que ahora la he logrado culminar. Y aunque ha finalizado, espero que esta hermosa amistad que se ha forjado desde hace 4

años, nunca concluya. Gracias por convertirse en mis amigos y como muestra de agradecimiento, les dedico también este trabajo.

Gracias también a aquellas personas que no formaron parte del doctorado de manera académica, pero que también me animaron a seguir. A mis amigos de vida, a aquellos que dejé de frecuentar por escases de tiempo, pero que jamás me soltaron; que siempre me preguntaban cómo iba y me alentaban y guiaban cuando me perdía. Que me invitaban a fiestas cuando sentían que ya no aguantaba el peso de la tesis. Que me secaban las lágrimas cuando mis habilidades fracasaban o no existían, que me hacían reír mediante mensajes de WhatsApp y que siempre me daban frases motivacionales para hacerme recordar lo mucho que yo valía y la gran voluntad que me caracterizaba. Gracias Karen, Anayeli, Tania, Dely y Pucheta. Aunque están lejos, les dedico este trabajo arduo del cual ustedes forman parte.

Y aunque realmente hay muchas personas más a las que debo agradecer y dedicar, las hojas no me alcanzarán para nombrar a cada uno de ellos, así que les mando un agradecimiento sincero a ustedes, amigos, conocidos, docentes, doctores e, incluso desconocidos, que de alguna u otra forma pusieron un granito de arena para que yo pudiera llegar a mi objetivo.

Si ahora estoy a punto de ser una doctora en Investigaciones Cerebrales no sólo es por mi esfuerzo, sino por el de todas y cada una de las personas que me han rodeado desde que en mi cabeza entró la idea de estudiar un doctorado. Gracias por creer en mí (y también por no creer, porque eso me dio más coraje y fuerza para seguir). Gracias a cada uno de ustedes. Esta tesis también ha sido su trabajo.

Agradecimientos

Dedico un agradecimiento especial a:

Dr. César Antonio Pérez Estudillo, perteneciente al Instituto de Investigaciones Cerebrales de la Universidad Veracruzana por creer en mí, en mi capacidad y en mi compromiso. Por no darse por vencido ante mis fallas, mis olvidos y mis faltas de habilidades. Por formarme durante 5 años en las neurociencias con cariño, respeto, paciencia, fe y confianza; y por brindarme la oportunidad de colaborar con su línea de investigación. Por asignarme un proyecto que me permitió realizarme como doctora. Los motivos por los cuales debo agradecerle no alcanzan para ser plasmados en este papel.

Dr. Armando Jesús Martínez Chacón, perteneciente al Instituto de Neuroetología – Centro de Investigaciones Biomédicas de la Universidad Veracruzana, por contribuir a mi formación y a la presente tesis con gran paciencia y dedicatoria.

Dr. Fabio A. García García, perteneciente al Instituto de Ciencias de la Salud de la Universidad Veracruzana, por contribuir a la realización práctica de la presente tesis.

Mtra. Miriam Barradas Moctezuma, perteneciente al Instituto de Investigaciones Cerebrales de la Universidad Veracruzana, por contribuir a la realización práctica de la presente tesis, además de a mi formación con gran paciencia y dedicatoria.

Dra. Ma. Rebeca Toledo Cárdenas, al Dr. Fausto Rojas Durán, al Dr. Luis Beltrán Parrazal, al Dr. Gonzalo Emiliano Aranda Abreu y al Dr. Jorge Manzo Denes; todos sinodales, por la lectura y evaluación de la presente tesis de investigación durante ocho arduos semestres.

A Conacyt por el apoyo mensual que recibía de la beca, ya que gracias a ésta pude solventar todos los gastos personales y académicos que el doctorado me generó.

A todos los doctores y personal administrativo pertenecientes al Instituto de Investigaciones Cerebrales de la Universidad Veracruzana, por contribuir a mi formación con gran paciencia y dedicatoria durante ocho arduos semestres; además por brindarme un espacio de confianza cuando las circunstancias lo ameritaban.

Índice

DE CONTENIDO

DECLARATORIA DE ORIGINALIDAD ... 1

DEDICATORIAS ... 3

AGRADECIMIENTOS ... 6

ÍNDICE ... 7

LISTA DE ABREVIATURAS ... 14

1. RESUMEN ... - 1 -

1. ABSTRACT ... - 2 -

2. INTRODUCCIÓN ... - 3 -

3. ANTECEDENTES ... - 5 -

3.1SISTEMA NERVIOSO ... -5-

3.2S^ISTEMA N^ERVIOSO C^ENTRAL ... -6-

3.3MÉDULA ESPINAL ... -7-

3.3.1 Citoarquitectura de la médula espinal ... - 7 -

3.3.1.2 Láminas de Rexed ... - 9 -

3.3.2 Neurotransmisores de la médula espinal ... - 12 -

3.3.3 Aferencias y eferencias de la médula espinal ... - 12 -

3.3.4 Células gliales de la médula espinal ... - 13 -

3.3.5 Lesión de médula espinal ... - 15 -

3.3.5.1 Choque espinal ... - 17 -

3.3.5.2 Dolor en la lesión espinal ... - 18 -

3.3.5.3 Daño primario ... - 20 -

3.3.5.4 Daño secundario ... - 21 -

3.3.5.5 Afectación del Sistema Nervioso Autónomo tras la lesión espinal .... - 21 -

3.3.6 Uso de la proteína c-Fos para el análisis de la actividad neural en la médula espinal y otras áreas cerebrales ... - 25 -

3.3.7 Afectación de sitios distales después de la lesión de médula espinal mediante inmunoreactividad de c-Fos ... - 30 -

3.3.8 Tratamientos para la lesión de médula espinal ... - 35 -

3.3.8.1 Uso de factores de crecimiento o neurotróficos para la lesión de médula

espinal ... - 35 -

3.3.8.2 Uso de trasplantes celulares para la lesión de médula espinal ... - 37 -

3.3.8.3 Uso de tratamientos farmacológicos para la lesión de médula espinal- 39 - 3.3.8.4 Uso de tratamientos electrofisiológicos para la lesión de médula espinal - 43 - 3.3.8.5 Uso de terapias alternativas para la lesión de médula espinal ... - 44 -

3.4CEREBELO ... -45-

3.4.1 Citoarquitectura del cerebelo ... - 46 -

3.4.1.1 Vermis del cerebelo ... - 49 -

3.4.1.2 Paravermis y hemisferios del cerebelo ... - 49 -

3.4.1.3 Flóculos del cerebelo ... - 50 -

3.4.1.4 Núcleos cerebelosos profundos o núcleos intracerebelosos ... - 50 -

3.4.2 Neurotransmisores del cerebelo ... - 51 -

3.4.3 Células gliales del cerebelo ... - 53 -

3.4.4 Circuito del cerebelo ... - 54 -

3.4.5. Aferencias y eferencias del cerebelo ... - 57 -

3.4.6 Funciones del cerebelo ... - 57 -

3.4.6 Estudios de conducta sexual sobre la activación neuronal en el cerebelo ... - 59 -

3.4.7 Efectos de la lesión de médula espinal en el vermis cerebelar ... - 60 -

4. JUSTIFICACIÓN ... - 64 -

5. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ... - 65 -

6. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN ... - 67 -

7. HIPÓTESIS ... - 68 -

8. OBJETIVOS ... - 69 -

8.1GENERAL ... -69-

8.2PARTICULARES ... -69-

9. MATERIALES Y MÉTODOS ... - 70 -

9.1DISEÑO EXPERIMENTAL ... -70-

9.2LESIÓN DE MÉDULA ESPINAL ... -71-

9.3EVALUACIÓN CONDUCTUAL MOTORA ... -72-

9.4PERFUSIÓN TRANSCARDIACA ... -73-

9.5CRIOPROTECCIÓN ... -74-

9.6INMUNOHISTOQUÍMICA DE C-FOS ... -75-

9.7DESHIDRATACIÓN DEL TEJIDO ... -76-

9.8ANÁLISIS DEL TEJIDO EN MICROSCOPÍA ... -76-

9.9ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS DATOS OBTENIDOS... -79-

9.10ESTUDIO DOBLE CIEGO ... -81-

10. RESULTADOS ... - 82 -

10.1EVALUACIÓN CONDUCTUAL MOTORA ... -82-

10.2INMUNOHISTOQUÍMICA DE C-F^OS ... -84-

10.2. 1 Expresión de c-Fos 6 h después de la lesión espinal en la capa granular ... - 85 -

10.2.2 Expresión de c-Fos 6 h después de la lesión espinal en la capa de Purkinje .. - 86 -

10.2.3 Expresión de c-Fos 6 h después de la lesión espinal en los núcleos profundos laterales ... - 87 -

10.2.4 Expresión de c-Fos 24 h después de la lesión espinal en la capa granular ... - 88 -

10.2.5 Expresión de c-Fos 24 h después de la lesión espinal en la capa de Purkinje - 89 - 10.2.6 Expresión de c-Fos 24 h después de la lesión espinal en los núcleos profundos laterales ... - 90 -

11. DISCUSIÓN ... - 92 -

11.1EXPRESIÓN DE C-FOS EN LAS ZONAS ANALIZADAS ... -92-

11.2 C-FOS COMO MARCADOR DE ACTIVIDAD CELULAR ... -92-

11.3MODELO DE LESIÓN DE MÉDULA ESPINAL POR TRANSECCIÓN ... -92-

11.4EFECTOS DE LA LME SOBRE LA EXPRESIÓN DE C-FOS ... -92-

11.5EXPRESIÓN DE C-FOS EN CÉLULAS NERVIOSAS Y CÉLULAS GLIALES ... -93-

11.6SIGNIFICADO FISIOLÓGICO DE LA EXPRESIÓN DE FOS ... -93-

11.7MECANISMOS DE LA LME SOBRE LA EXPRESIÓN DE C-F^OS ... -94-

11.7.1 Procesos bioquímicos involucrados en la LME: Daño Primario ... - 94 -

11.7.1.1 Expresión de c-Fos 6 h después de la LME a nivel de Médula espinal- 94 - 11.7.1.2 Expresión de c-Fos 6 h después de la LME a nivel de Cerebelo ... - 96 -

11.7.2 Procesos bioquímicos involucrados en la LME: Daño Secundario ... - 98 -

11.7.2.1 Expresión de c-Fos 24 h después de la LME a nivel de Médula espinal .. - 98 -

11.7.2.2 Expresión de c-Fos 24 h después de la LME a nivel de Cerebelo .... - 98 -

11.7.3 Neuroplasticidad después de la lesión de médula espinal ... - 99 -

11.7.4 Procesos bioquímicos de la LME ... - 101 -

11.7.4.1 Procesos bioquímicos de la LME: en base a la parte eléctrica ... - 101 -

11.7.4.2 Procesos bioquímicos de la LME: en base a la parte química ... - 102 -

11.7.4.3 Procesos bioquímicos de la LME: en base al Proceso inflamatorio- 105 - 12. MODELO REPRESENTATIVO ... - 109 -

12.1MODELO REPRESENTATIVO DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS 6 H DESPUÉS DE LA LME . - 109- 12.2MODELO REPRESENTATIVO DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS 24 H DESPUÉS DE LA LME- 111- 13. CONCLUSIONES ... - 113 -

14. PROSPECTIVAS ... - 115 -

15. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... - 118 -

16. ANEXO... - 127 -

16.1G^LOSARIO ... -127-

16.2ARTÍCULOS PUBLICADOS ... -131-

DEFIGURAS

Figura 1. Corte sagital del encéfalo de rata adulta. ... - 6 -

Figura 2. Sección transversal de la médula espinal mostrada en vista ampliada. ... - 9 -

Figura 3. Láminas de Rexed ... - 10 -

Figura 4. Diferencia entre el Sistema Nervioso Autónomo y el Sistema Nervioso Somático ... - 22 -

Figura 5. Control del Sistema Nervioso Autónomo. ... - 23 -

Figura 6. Inmunohistoquímica de c-Fos en médula espinal dorsal-cervical y dorsal- lumbar en perros adultos-jóvenes y de edad avanzada. ... - 29 -

Figura 7. Histología y conectividad del cerebelo humano. ... - 47 -

Figura 8. Corteza cerebelosa intacta de rata y humano. ... - 47 -

Figura 9. Esquema del cerebelo humano. ... - 51 -

Figura 10. Circuito cerebelar en ratas. ... - 56 -

Figura 11. Microfotografías de SMI-31 y tinción de sinapsina-1 en el lóbulo II del cerebelo ... - 62 -

Figura 12. Número de células IR-Fos 6 y 24 h después de una LME en el vermis cerebelar y núcleo fastigial. ... - 63 -

Figura 13. Cirugía de lesión de médula espinal. ... - 71 -

Figura 14. Parámetros a considerar para las pruebas motoras para un animal con LME. ... - 73 -

Figura 15. Cirugía de perfusión transcardiaca. ... - 74 -

Figura 16. Cortes de tejido cerebelar obtenidos en el criostato. ... - 75 -

Figura 17. Desglose detallado del número de datos crudos analizados para la cuantificación de c-Fos en el cerebelo de ratas macho después de una LME. ... - 77 -

Figura 18. Corroboración de los ROI utilizados. ... - 78 -

Figura 19. Equipo utilizado para el conteo histológico. ... - 78 -

Figura 20. Evaluación conductual motora mediante la escala de Tarlov/Bohlman. - 82 - Figura 21. Expresión basal de c-Fos en una rata intacta. ... - 84 -

Figura 22. Ubicación e histología de las áreas del cerebelo analizadas 6 h después de la lesión espinal. ... - 85 -

Figura 23. Células IR-Fos en los lóbulos de los hemisferios del cerebelo 6 h después de la lesión espinal para la capa granular. ... - 86 -

Figura 24. Células IR-Fos en los lóbulos de los hemisferios del cerebelo 6 h después de la lesión espinal para la capa de Purkinje. ... - 87 - Figura 25. Células IR-Fos en los núcleos profundos laterales del cerebelo 6 h después de la lesión espinal para los núcleos profundos. ... - 88 - Figura 26. Células IR-Fos en los lóbulos de los hemisferios del cerebelo 24 h después de la lesión espinal para la capa granular. ... - 89 - Figura 27. Células IR-Fos en los lóbulos de los hemisferios del cerebelo 24 h después de la lesión espinal para la capa de Purkinje. ... - 90 - Figura 28. Células IR-Fos en los núcleos profundos laterales del cerebelo 24 h después de la lesión espinal. ... - 91 - Figura 29. Modelo representativo de los resultados obtenidos 6 horas después de la lesión de médula espinal. ... - 110 - Figura 30. Modelo representativo de los resultados obtenidos 24 horas después de la lesión de médula espinal. ... - 112 -

DE TABLAS

Tabla 1. Funciones principales de algunas estructuras importantes del encéfalo. ... - 7 -

Tabla 2. Segmentos espinales en la rata y en el humano. ... - 8 -

Tabla 3. Principales vías descendentes de la médula espinal. ... - 13 -

Tabla 4. Principales vías ascendentes de la médula espinal. ... - 13 -

Tabla 5. Incidencia mundial de la LME. ... - 15 -

Tabla 6. Funciones perdidas en cada segmento vertebral tras una lesión espinal, en humano... - 17 -

Tabla 7. Clasificación del dolor tras una lesión de médula espinal. ... - 18 -

Tabla 8. Tratamientos farmacológicos para el dolor en pacientes con lesión de médula espinal. ... - 19 -

Tabla 9. Ejemplos de radicales libres de oxígeno y su vida media. ... - 20 -

Tabla 10. Complicaciones/consecuencias comunes en base al nivel de lesión medular. - 35 - Tabla 11. Tratamientos para una LME por factores de crecimiento. ... - 36 -

Tabla 12. Tratamiento para una LME por trasplantes celulares. ... - 37 -

Tabla 13. Tratamiento para la LME por fármacos (Parte 1). ... - 41 -

Tabla 13. Tratamiento para la LME por fármacos (Parte 2). ... - 42 -

Tabla 14. Neurotransmisores del cerebelo en ratas y ratones. ... - 52 -

Tabla 15. Relación entre los lóbulos cerebelares medios y laterales ... - 79 -

Tabla 16. Resultados de la prueba de Tarlov/Bohlman. ... - 82 -

Tabla 17. Resultados de otros parámetros motores evaluados. ... - 83 -

Tabla 18. Resultados del valor de probabilidad de la comparación de los valores de probabilidad obtenidos mediante el análisis estadístico. ... - 83 -

Tabla 19. Resultados del Supuesto estadístico de Normalidad para los parámetros motores evaluados. ... - 84 -

Tabla 20. Resultados del Supuesto estadístico de Normalidad para el conteo histológico. ... - 85 -

Lista de Abreviaturas

ACTH Hormona adrenocorticotrófica

aFGF Factor de crecimiento de fibroblastos acídico ANOVA Análisis de Varianza

ARNm Ácido ribonucleico mensajero

BBB Prueba de locomoción de campo abierto de Basso, Beattie y Bresnahan

BDNF Factor neurotrópico derivado cerebral BHE Barrera hematoencefálica

BK o MaxiK+

Canales de potasio de gran conductividad activado por voltaje y dependientes de calcio

BP Presión arterial Ca2+int Calcio intracelular

CAP Suma de todos los potenciales de acción en los axones estimulados Cbln-1 Cerebellina-1

CCL2 Ligandos 2 de quimiocina

CCR2 Receptores de quimiocinas CC tipo 2

CG Capa granular

CGN Células granulares cerebelares

CGRP Péptido relacionado al gen de calcitonina

cm Centímetros

CM Capa molecular

CRF Factor de liberación de corticotropina CXCL1 Ligandos 1 de quimiocina con motivo CXC CXCR2 Receptores de quimiocinas CXC2

d Día(s)

DA Disreflexia autonómica

DAB Diaminobenzidina

dif Después del impacto físico DLP Depresión a largo plazo

dSCT Tracto espinocerebeloso dorsal

EA Electroacupuntura

ERK Vía quinasa regulada por señales externas Fb- Fibroblastos secretores de…

F-J B Fluoro-jade B

FNT Factores neurotróficos

FR Fluoresceína

FR+ Fibras positivas a Fluoresceína

g Gramos

GB Glía de Bergmann

GFAP Proteína ácida fibrilar glial

GIRI Genes iniciales de respuesta inmediata GLAST Transportador de aspartato-glutamato GLT-1 Transportadores de glutamato glial 1

h Hora(s)

HR Frecuencia cardíaca

HPA Eje hipotalámico-pituitaria-adrenal HHA Eje hipotalámico-hipofisario-adrenal Hv1 Canal de protones dependiente de voltaje IbTx Iberiotoxina

IHQ Inmunohistoquímica

IL Interleucina 1 i.m. Intramuscular

i.p. Intraperitonealmente

IR-Fos Inmunoreactividad de c-Fos ISO Ácido isopimárico

JNK Vía cinasa-c-Jun N-terminal

kg Kilogramo(s)

Kv Canales de potasio regulados por voltaje LCR Líquido cefalorraquídeo

LME Lesión de médula espinal

M Molar

mA Miliamperio

MAP2 Proteína asociada a microtubulina MBP Proteína básica de mielina

ME Médula espinal

MEP Potencial motor evocado

MIF Factor inhibidor de la migración de macrófagos

mg Miligramo(s)

min Minuto(s)

mL Mililitro(s)

MLG Modelo Lineal Generalizado

mm Milímetro(s)

MOSP Proteína específica para oligodendrocitos y mielina

MP Metilprednisolona

MSCs Células madre mesenquimales

mV Milivolts

mGluR Receptores metabotrópicos de glutamato

µL Microlitro(s)

µm Micrómetro(s)

µm2 Micrómetro(s) cuadrado(s)

NeuN Proteína nuclear o de núcleos neuronales

NF Neurofilamentos

NGF Factor de crecimiento neuronal o nervioso NT-3 Neurotrofina-3

PB Buffer de fosfato

PCR Reacción en cadena de la polimerasa PTZ Pentilentetrazol

PVN Núcleo hipotalámico paraventricular ROM Rango completo de movimiento

ROS Especies reactivas de oxígeno o radicales libres de oxígeno

SE Sistema Endócrino

SIRS Síndrome de respuesta inflamatoria sistémica

SN Sistema Nervioso

SNA Sistema Nervioso Autónomo

SNAT Transportadores de aminoácidos neutros acoplados a sodio SNC Sistema Nervioso Central

SNP Sistema Nervioso Periférico SNS Sistema Nervioso Somático SON Núcleo hipotalámico supraóptico SPN Núcleo parasimpático sacro

SRIS Síndrome de Respuesta Inflamatoria Sistémica STAT3 Transductor de señal y activador de la transcripción 3 T/B Escala propuesta por Tarlov y modificada por Bohlman TNF-α Factor de necrosis tumoral alfa

TrkC ARNm del receptor NT-3

vGluT Vesícula transportadora de glutamato VIP Péptido vasointestinal

VS Estímulo vaginocervical

WB Western Blot

xCT Antiportador de cistina/glutamato 5-HT Serotonina o 5-hidroxitriptamina αKG Alfa-cetoglutarato

- 1 -

1. Resumen

La médula espinal transmite información a todo el cuerpo y su lesión propicia la pérdida total o parcial de funciones sensoriales, motoras y autonómicas. Investigaciones previas muestran que la lesión espinal modifica la actividad celular de la médula y de otras estructuras como hipotálamo, núcleos autonómicos del tallo cerebral y vermis cerebelar.

Sin embargo, no hay estudios en los hemisferios del cerebelo, por lo que el presente trabajo investigó si la actividad celular en rata, mediante la expresión de c-Fos, es modificada 6 y 24 h después de una sección completa transversal de la médula espinal.

Se utilizaron ratas macho Wistar adultas, de 300 a 400 gramos divididas en tres grupos:

intactas, sham y de lesión espinal (T8). Las ratas con lesión espinal presentaron un incremento en la expresión de c-Fos en comparación con los grupos sham e intacto. Seis horas después existió un aumento significativo de c-Fos en todos los lóbulos de la capa granular y de Purkinje (a excepción del 10cb), así como en los tres núcleos profundos laterales. Veinticuatro horas después de la lesión se observó un aumento significativo en la expresión de c-Fos en todos los lóbulos en la capa granular y de Purkinje, y en los tres núcleos profundos laterales. El incremento de c-Fos podría estar relacionado a la actividad neuronal y glial por efectos neuroprotectores a las 6 h (como la supervivencia celular) y a efectos neurodegenerativos a las 24 h (como la muerte celular ocasionada por procesos inflamatorios) a nivel de médula espinal y hemisferios cerebelares.

Palabras clave: c-Fos, Lesión de médula espinal, Muerte celular, Procesos bioquímicos, Proceso inflamatorio.

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1. Abstract

The spinal cord transmits information to all body and its injury leads to the total or partial loss of sensory, motor and autonomic functions. Previous research shows that spinal injury modifies the cellular activity of the spinal cord and other structures such as the hypothalamus, brainstem autonomic nuclei, and cerebellar vermis. However, there are no studies in the cerebellar hemispheres, so the present work investigated whether the cellular activity in rat, through the expression of c-Fos, is modified 6 and 24 h after a complete transverse section of the spinal cord. . Adult male Wistar rats were used, weighing 300 to 400 grams, divided into three groups: intact, sham and spinal injury (T8).

Spinal cord-injured rats exhibited increased c-Fos expression compared to the sham and intact groups. Six hours later, there was a significant increase in c-Fos in all lobes of the granular and Purkinje layers (except 10cb), as well as in the three lateral deep nuclei.

Twenty-four hours after injury, a significant increase in c-Fos expression was observed in all lobes in the granular and Purkinje layers, and in the three lateral deep nuclei. The increase in c-Fos could be related to neuronal and glial activity due to neuroprotective effects at 6 h (such as cell survival) and neurodegenerative effects at 24 h (such as cell death caused by inflammatory processes) at the spinal cord level and cerebellar hemispheres.

Keywords: c-Fos, Spinal cord injury, Cell death, Biochemical processes, Inflammatory process.

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2. Introducción

Los impulsos nerviosos viajan desde el cerebro al cuerpo por medio de la médula espinal, y viceversa, a través de los nervios que la componen; conectando las diversas regiones del encéfalo (Brodwin et al., 2009). Estos son conducidos por células nerviosas llamadas neuronas, que al conjuntarse o formar clúster, crean tres tipos de sistemas: 1) los sistemas sensoriales son un conjunto de neuronas que vinculan la periferia (exterior o interior) del cuerpo con el sistema nervioso central, siendo responsables de la percepción de los sentidos clásicos (vista, olfato, gusto, audición y tacto), de los movimientos corporales y del dolor (Cardinali, 2007).

Los sentidos clásicos y los receptores sensoriales situados en la superficie corporal informan de la situación de los objetos en el espacio y de nuestro cuerpo con respecto a los mismos. A su vez, los propioceptores de la musculatura y de las articulaciones, y el sistema vestibular, informan de la longitud y tensión de los músculos, así como de la posición del cuerpo en el espacio; 2) permitiendo que el sistema motor utilice esa información para seleccionar la respuesta apropiada (planificar el movimiento) y llevar a cabo los ajustes necesarios mientras se realiza el movimiento (Soriano et al., 2007).

Finalmente, 3) el sistema nervioso autónomo (o vegetativo) se encarga de inervar las estructuras u órganos relacionados con las actividades involuntarias internas necesarias para el funcionamiento del organismo, como el corazón, el músculo liso y las glándulas;

preparando al cuerpo para una emergencia o para conservar y restablecer su energía (Snell, 2007).

Si bien la médula espinal realiza actividades que consisten en transmitir información sensorial, motora y autonómica proveniente del cerebro y de la periferia (Velayos & Diéguez, 2015), una lesión completa o parcial en ésta puede producir un déficit neurológico permanente y, dependiendo del nivel de la lesión, una discapacidad importante. Por ejemplo, en una lesión medular completa (o transección) no existe control de las funciones motora, sensitiva y autonómica por debajo del sitio del daño espinal (Bradley et al., 2010).

Actualmente, existen diversas líneas de investigación sobre la fisiopatología desencadenada frente a un trauma medular en la propia zona de lesión y en sitios distales

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que poseen conexiones directas con la médula espinal, como el hipotálamo, los núcleos del tallo cerebral y el cerebelo (Del-Bel et al., 2000; Visavadiya & Springer, 2016; Xu et al., 2006). El cerebelo se encarga de integrar la información de las vías sensoriales y motoras con orígenes espinales y del tallo cerebral. Los lóbulos cerebelares están involucrados en el mantenimiento de la postura y en la integración de las aferencias motoras (planeando y sincronizando movimientos) (Puelles et al., 2008). También se ha observado que intervienen en procesos autonómicos y de aprendizaje motor, así como en ajustes cognitivos y aspectos emocionales de la conducta (García et al., 2009).

Al tener el cerebelo una conexión directa con la médula espinal, estudios previos han demostrado que la contusión espinal produce una activación neuronal a nivel del vermis en ratas macho adultas (Chang, 2013; Pérez et al., 2015). Sin embargo, no existen reportes que demuestren los efectos de la sección completa transversal espinal sobre la activación neural de los hemisferios del cerebelo de la rata macho adulta. Por lo que el presente trabajo propuso analizar, mediante la expresión de la proteína c-Fos, los lóbulos de los hemisferios cerebelosos y de los núcleos profundos laterales (interpuesto y dentado) a las 6 y 24 horas posteriores a una lesión de médula espinal con el fin de obtener una comprensión más amplia de los procesos fisiopatológicos de la lesión de médula espinal y su afectación en estructuras distales como el cerebelo.

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3. Antecedentes

Para que el cuerpo humano, y de otras especies, logre mantenerse vivo y en buen estado de salud requiere de células especializadas, que se encuentran principalmente bajo el control de dos sistemas de comunicación: el Sistema Nervioso (SN) y el Sistema Endócrino (SE); cuya función general es la comunicación, integración y control. El SE está compuesto de glándulas especializadas que secretan hormonas directamente a la sangre para controlar el crecimiento, regular el metabolismo energético y la reproducción.

Por su parte, el SN transmite información mediante impulsos nerviosos conducidos de un área corporal a otra, aumentando o disminuyendo sus actividades de acuerdo con las necesidades de cada momento. Es así como el SE proporciona control lento pero duradero mediante la secreción de hormonas y el SN proporciona control rápido y breve mediante impulsos nerviosos (Thibodeau & Patton, 2012).

3.1 Sistema Nervioso

El SN incluye el encéfalo (formado por diversas estructuras nerviosas), la médula espinal, el tallo cerebral, el cerebelo, los numerosos nervios distribuidos por todo el cuerpo, los órganos de los sentidos especiales (como los ojos y los oídos) y los órganos sensoriales microscópicos (como los existentes en la piel). Presenta dos divisiones principales: el Sistema Nervioso Central (SNC) y el Sistema Nervioso Periférico (SNP). Como el encéfalo, el tallo cerebral, el cerebelo y la médula espinal ocupan una posición central del cuerpo, se conocen en conjunto como SNC. Por su parte, los nervios del cuerpo se extienden hacia la periferia del este, conectando a los músculos esqueléticos voluntarios con células especializadas para responder a las sensaciones, como el tacto y el dolor;

formando así al SNP; que se divide a su vez en Sistema Nervioso Autónomo (SNA) y Sistema Nervioso Somático (SNS). El SNA está conecta con los órganos que regulan las funciones automáticas o involuntarias (como la frecuencia cardíaca, las contracciones del estómago, del intestino y la secreción de sustancias químicas por las glándulas); mientras que el SNS conecta los músculos esqueléticos voluntarios con las células especializadas para responder a las sensaciones (como el tacto y el dolor) (Manzo et al., 2010).

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Los dos tipos de células del SN se conocen como neuronas y células gliales; las primeras conducen los impulsos y las segundas proporcionan, principalmente, nutrientes y soporte a las neuronas (Thibodeau & Patton, 2012).

3.2 Sistema Nervioso Central

El SNC está formado por el encéfalo, la médula espinal (ME), el tallo cerebral y el cerebelo (Figura 1). El encéfalo está protegido dentro de la cavidad craneal de la cabeza y la ME se encuentra rodeada por la columna vertebral dentro de la cavidad espinal. Todas estas estructuras presentan diversas funciones (Tabla 1) y están cubiertas por membranas protectoras llamadas meninges (piamadre, aracnoides y duramadre) (Thibodeau & Patton, 2012).

Figura 1. Corte sagital del encéfalo de rata adulta.

Se observan las diferentes estructuras cerebrales que componen el sistema nervioso central, así como el inicio de la médula espinal (Paxinos & Watson, 1998).

Los tejidos del SNC están divididos en: a) sustancia gris, constituida por cuerpos de neuronas, dendritas y terminaciones axónicas amielínicas. Los cuerpos neuronales o somas están ensamblados de forma organizada tanto en el encéfalo como en la ME y, en algunas partes del encéfalo, forman capas y, en otras, se reúnen en grupos de neuronas que tienen funciones similares. Los grupos de somas en el encéfalo y en la médula espinal se conocen como núcleos. Por su parte, la b) sustancia blanca está formada por axones mielínicos. Su color claro proviene de las vainas de mielina (la cual es una lipoproteína)

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que rodean a los axones. Los haces de axones que conectan diferentes regiones del SNC se conocen como tractos, que son equivalentes a los nervios del SNP (Silverthorn, 2008).

ÁREA CEREBRAL FUNCIÓN

I. Tronco encefálico:

A. Bulbo raquídeo.

Vía de conducción bidireccional entre la médula espinal y los centros cerebrales superiores;

así como centro de control cardíaco, respiratorio y vasomotor.

B. Protuberancia.

Vía de conducción bilateral entre áreas del encéfalo y otras regiones del cuerpo; influye sobre la respiración.

C. Mesencéfalo. Vía de conducción bidireccional; estación de paso para impulsos visuales y auditivos.

II. Cerebelo.

Coordinación muscular; mantenimiento del equilibrio y la postura, procesos cognitivos (memoria), respuestas sexuales, circuitos de recompensa y funciones autonómicas.

III. Diencéfalo:

A. Hipotálamo.

Regulación de la temperatura corporal, del equilibrio hídrico, del ciclo del sueño, el apetito y la excitación sexual.

B. Tálamo.

Estación de conexión sensorial entre varias áreas corporales y la corteza cerebral; emociones y mecanismo de alerta o despertar.

C. Hipófisis o pituitaria.

Produce hormonas que se encargan del crecimiento corporal, del funcionamiento gonadal femenino y masculino, equilibrio metabólico, lactancia, etc.

IV. Corteza cerebral. Percepción sensorial, emociones, movimientos voluntarios, conciencia y memoria.

Tabla 1. Funciones principales de algunas estructuras importantes del encéfalo.

(Thibodeau & Patton, 2012)

3.3 Médula espinal

3.3.1 Citoarquitectura de la médula espinal

La médula espinal constituye el primer nivel integrador del SN; realizando la transmisión de información motora, sensorial y autonómica proveniente del cerebro a la periferia; y viceversa. En condiciones normales, está bajo el control de los centros superiores (encéfalo y tronco encefálico) pero cuando éste se pierde, su actividad motora aumenta y puede manifestar independencia funcional (Kaye & Davis, 2014; Velayos & Diéguez, 2015).

En una persona de altura media, la ME mide de 37 a 45 centímetros (cm) de longitud (dependiendo de la estatura del individuo) y tiene un grosor de hasta 1 cm;

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mientras que en la rata mide alrededor de 12 cm de longitud y de 2-3 milímetros (mm) de grosor. En ambas especies, se localiza dentro de las vértebras o cavidades espinales (Paxinos, 2004; Thibodeau & Patton, 2012; Toossi et al., 2021). Aunque la columna vertebral y la médula espinal se desarrollan al mismo tamaño en infantes y en estado adulto, esta última sólo se desarrolla dos terceras partes con relación a la primera, dejando un “espacio hueco” conocido como cauda equina o cola de caballo (conjunto de nervios espinales) que, además, contiene meninges, líquido cefalorraquídeo (LCR) y vasos sanguíneos (Thibodeau & Patton, 2016). De la ME se extiende un conjunto de axones denominados nervios espinales, donde el humano presenta 31 pares (Figura 2A) (Ojeda

& Icardo, 2005) y la rata 34 pares (Paxinos, 2004). Estos nervios a su vez, forman clúster que dan origen a las raíces espinales, habiendo en la ME tanto raíces dorsales (posteriores o sensoriales) como raíces ventrales (anteriores o motoras) (Figura 2C). Así mismo, un par de raíces dorsales y un par de raíces ventrales constituyen un segmento espinal, y aunque su número varía entre especie, su cantidad es acorde al número de vértebras que constituyen la columna vertebral (Tabla 2). Por último, conforme los nervios se alejen de la ME (pero aún cercano a su origen), los somas de las neuronas se agrupan y forman un engrosamiento denominado ganglio de la raíz dorsal (Ojeda & Icardo, 2005).

Aunque individualmente las neuronas y las células de la glía (que son el otro tipo de células del Sistema Nervioso) tienen citoesqueletos internos altamente organizados que mantienen la forma y la orientación celular, el tejido nervioso tiene una matriz extracelular mínima que le da una consistencia gelatinosa (Silverthorn, 2008), incluso la presión moderada puede matar las células nerviosas (Thibodeau & Patton, 2012); por lo que depende de estructuras externas para protegerse de traumatismos.

Estas son una cubierta externa ósea (columna vertebral), tres capas de membrana de tejido conectivo (meninges) y un líquido entre éstas (LCR) (Silverthorn, 2008).

Las meninges que protegen a la ME la cubren tubularmente mediante tres tipos de tejido conectivo: a) la duramadre es la capa exterior, fuerte, que tapiza el canal vertebral;

Segmentos Rata Humano

Cervical 8 8

Torácica 13 12

Lumbar 6 5

Sacra 4 5

Coccígea 3 1

Tabla 2. Segmentos espinales en la rata y en el humano.

(Ojeda & Icardo, 2005; Smith

& Schenk, 2001)

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b) la piamadre es la membrana interna que recubre directamente la médula espinal y; c) la aracnoides es la capa intermedia situada entre la dura y la pía que tiene forma de telaraña (palabra griega arachne que significa araña) con LCR en sus espacios (Thibodeau & Patton, 2012).

El centro de la ME tiene forma de “H” o de “alas de mariposa” (Figura 2C y 2D) que corresponde a la sustancia gris y, por tanto, a las dendritas y los cuerpos neuronales.

Las columnas de sustancia blanca forman la porción externa y están constituidas por los axones neuronales, formando fascículos o tractos espinales que proporcionan vías de conducción bidireccionales hacia y desde el encéfalo. Los tractos ascendentes conducen impulsos hacia el encéfalo mientras que los tractos descendentes conducen impulsos desde el encéfalo.

Figura 2. Sección transversal de la médula espinal mostrada en vista ampliada.

[A, B y C] pertenecen al humano y [D] a la rata (técnica de Golgi; 25x). Donde, A: muestra los segmentos (o nervios) y vértebras espinales que componen a la médula espinal humana. B: ilustra los nervios espinales salientes en base a una vista desde atrás (superficie dorsal). C: representa la formación interna de la médula espinal. D: muestra la sustancia gris con forma de “alas de mariposa” situada en el interior de la médula espinal, la cual se encuentra dividida en astas ventrales (1) y dorsales (2). La sustancia blanca (externa) se subdivide en cordón anterior (3), cordón lateral (4) y cordón posterior (5).indica las motoneuronas, * muestra el conducto central,  ilustra la fisura media anterior (Thibodeau & Patton, 2012, 2016; Welsch, 2010).

3.3.1.2 Láminas de Rexed

La división macroscópica de la sustancia gris de la médula espinal, en astas dorsales y ventrales, está caracterizada por capas sucesivas de neuronas. Estas capas fueron descritas

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por Rexed de 1952 a 1954, conocidas desde entonces como Láminas de Rexed, las cuales son diez en total, enumeradas tanto en números romanos como arábigos (Figura 3) (Watson et al., 2009).

Lámina 1 (I)

Es una de las capas más delgadas, anteriormente se conocía con el nombre de Capa marginal (o núcleo posteromarginal). Se compone principalmente de neuronas fusiformes que le brindan un aspecto reticular. Funcionalmente se vincula a respuestas de estímulos nocivos o térmicos (Watson et al., 2009).

Lámina 2 (II)

Conocida también con el nombre de Sustancia gelatinosa. Su densidad celular es mayor que la lámina 1. Está involucrada en la sensación de estímulos nocivos y no nocivos (dolorosa o no dolorosa) (Watson et al., 2009).

Lámina 3 (III)

Llamada anteriormente Parte superficial del núcleo propio o Núcleo propio. Presenta muchas fibras mielinizadas cuyas neuronas están densamente menos empaquetadas y son más grandes que la lámina 2. Participa en la propiocepción y la sensación del tacto ligero. Junto con la lámina 2

contiene principalmente neuronas de Golgi tipo 2 (Watson et al., 2009).

Lámina 4 (IV)

Inicialmente conocida como Base del núcleo propio o Cabeza del asta dorsal. Tiene aproximadamente el doble de espesor que la lámina 3. Se encuentra presente en los niveles cervical, torácico y lumbar superior. Contiene neuronas grandes, poco empaquetadas, redondeadas, triangulares y multipolares, siendo estas últimas las más grandes. Se vincula a la transmisión y el procesamiento de información sensorial no nociva (Sengul et al., 2012; Watson et al., 2009).

Figura 3. Láminas de Rexed

División macroscópica de la materia gris de la médula espinal realizada por Rexed. Las diez láminas son bilaterales (Song, 2020).

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Lámina 5 (V)

Anteriormente llamado Cuello del asta dorsal. Es la capa más gruesa del asta dorsal. Va desde el nivel torácico hasta lumbar superior. Sus neuronas son triangulares, multipolares o en forma de huso, lo que le confiere a esta lámina un aspecto reticular. Transmite información sensorial, incluida la nociceptiva (potencialmente dolorosa) (Sengul et al., 2012; Watson et al., 2009).

Lámina 6 (VI)

Esta es la capa más ventral del asta dorsal. Se encuentra a nivel de los agrandamientos cervical y lumbosacro. No parece existir en niveles cervicales superiores o en niveles torácicos por debajo de T1. Contiene una población heterogénea de neuronas alargadas, fusiformes, triangulares y multipolares. Está involucrada en la propiocepción y en los reflejos espinales (Sengul et al., 2012; Watson et al., 2009).

Lámina 7 (VII)

Descrita anteriormente como la zona intermedia de la sustancia gris espinal. Sus células son menos densas que las de las láminas adyacentes 8 y 9, siendo mayoritariamente interneuronas (de forma multipolar, triangular y fusiforme) que se conectan a los grupos de motoneuronas; transmitiendo la información motora a las vísceras, vinculándose así al sistema autónomo. Se localiza a nivel de los segmentos cervicales superiores, torácico y lumbar superior (Sengul et al., 2012; Watson et al., 2009).

Lámina 8 (VIII)

Las células de esta capa son también interneuronas en todas las formas de las láminas anteriores, incluidas células grandes idénticas en tamaño y forma a las neuronas motoras;

además de que son más densas que las de la lámina 7. Se localiza a nivel de los agrandamientos cervicales y lumbares y participa en la modulación de información motora hacia el músculo esquelético (Sengul et al., 2012; Watson et al., 2009).

Lámina 9 (IX)

Su característica más destacada son sus grupos de grandes neuronas multipolares (motoneuronas alfa grandes) que se localizan a nivel torácico; contiene además una población de motoneuronas gamma más pequeñas a nivel lumbar. Sus neuronas inervan los husos musculares, responsables de la contracción (Sengul et al., 2012; Watson et al., 2009).

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Lámina 10 (X)

Es el área que rodea el canal central. Sus neuronas son multipolares, triangulares y en forma de huso de tamaño pequeño a mediano, relacionadas a funciones somáticas y viscerales.Su función es transportar información vegetativa o autónoma (Sengul et al., 2012; Watson et al., 2009).

En resumen, las láminas I-IV se relacionan con las sensaciones exteroceptivas, mientras que las láminas V y VI se relacionan principalmente con la sensación propioceptiva y actúan como un relevo entre la periferia del mesencéfalo y el cerebelo. Las láminas VIII y IX forman la vía motora final para iniciar y modular la actividad motora a través de las neuronas motorasα, β y γ, que inervan el músculo estriado. Por último, la lámina X está vinculada a funciones autonómicas.

3.3.2 Neurotransmisores de la médula espinal

La médula espinal contiene varios tipos de neurotransmisores que regulan su funcionalidad. En el asta dorsal presenta neurotransmisores inhibitorios como GABA y glicina; además cuenta con la sustancia P, el péptido relacionado al gen de la calcitonina (CGRP) y la neurotensina. Tanto en las astas dorsales y ventrales puede hallarse, también, terminales noradrenérgicas provenientes del locus coeruleus y del núcleo parabraquial.

Por su parte, en el asta ventral contiene glutamato, principal excitador; y varios neurotransmisores provenientes de varios núcleos del tallo cerebral y áreas del diencéfalo, como acetilcolina (fibras del SNA), encefalina, serotonina (5-HT), dopamina, péptido vasointestinal (VIP), somatostatina, vasopresina, oxitocina, etc. (Watson et al., 2009).

3.3.3 Aferencias y eferencias de la médula espinal

El conjunto de axones neuronales presentes en la ME forman fascículos (clúster de axones con mismo origen y fin) y tractos (clúster de axones con mismo origen y diferente fin) que conducen lo impulsos nerviosos entre el encéfalo y el resto del cuerpo. En base a la dirección en la que viaja esta información es que se dividen las vías en ascendentes y descendentes. Las vías descendentes se extienden desde el cerebro y el tronco encefálico hasta la ME (Tabla 3); estando involucrados en el control motor.

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Función Neurotransmisores

Tracto córticoespinal

Control de movimientos finos de la musculatura distal (por ejemplo, los dedos).

Glutamato

Tracto rubroespinal Locomoción general. Glutamato

Tracto retículoespinal Preparación de movimientos y control postural. Glutamato y GABA

Tracto vestíbuloespinal

Iniciación de la actividad de los miembros y del extensor del tronco.

Glutamato

Tracto raquídeo Tracto coeruloespinal

Regulación del dolor.

Serotonina

Noradrenérgicos.

Tabla 3. Principales vías descendentes de la médula espinal.

(Vogelaar & Estrada, 2016)

Las vías ascendentes transmiten información sensorial de la periferia hacia las áreas del SNC involucradas en el caminar, la postura y el procesamiento de información sobre estímulos nocivos (Tabla 4) (Vogelaar & Estrada, 2016).

Función Fascículo grácil

Fascículo cuneado

Proporcionan información sensorial de las extremidades y del tronco.

Tracto espinotalámico Transmite información nociceptiva, térmica, tosca y de presión.

Tracto espinoreticular Proporciona información sobre el dolor.

Tracto espinovestibular Lleva señales propioceptivas.

Tracto "propio" (o proprioespinal) Controla la actividad de los miembros anteriores y posteriores.

Tracto espinocerebeloso Llevan información propioceptiva de los músculos y tendones.

Tabla 4. Principales vías ascendentes de la médula espinal.

(Vogelaar & Estrada, 2016)

Para que el correcto funcionamiento de estas vías se lleve a cabo, se requiere la participación de otro tipo de células nerviosas llamadas células gliales.

3.3.4 Células gliales de la médula espinal

Las células neurogliales, células gliales o, simplemente, glía, son otro tipo de células nerviosas que difieren con las neuronas en su función: la glía no participa directamente en las interacciones sinápticas y en la señalización eléctrica, sino que funge como apoyo a las neuronas, definiendo los contactos sinápticos y manteniendo las capacidades de señalización neuronal. En cantidad son más numerosas que las neuronas en el SN,

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superándolas en una proporción aproximada de 0.3 a 0.4 en roedores y cercana de 3:1 en humanos. Las células gliales en el SN son: a) astrocitos, que constituyen alrededor del 20 al 40% de todas las células del SNC humano; b) células microgliales, que forman aproximadamente del 5 al 10% y; c) oligodendrocitos (en SNC) o células de Schwann (en SNP), que componen cerca del 50 al 75% (Purves et al., 2001; Verkhratsky et al., 2017).

Aunque la glía está presente en todo el SN, sus funciones y características tienen a ser distintas conforme a su localización. Si hablamos de la ME, sus astrocitos se encargan de regular la disponibilidad de neurotransmisores y el flujo sanguíneo mediante procesos neurometabólicos (Gaudet & Fonken, 2018). Además, en comparación con los astrocitos cerebrales, los espinales presentan una mayor producción de la proteína ácida fibrilar glial (GFAP) en comparación con los del cerebro debido al mantenimiento de la resistencia mecánica mayor de la ME (Yoon et al., 2017). Por su parte, la microglía espinal se encarga de buscar patógenos, eliminar los restos celulares del recambio celular y controlar la densidad de las sinapsis (Gaudet & Fonken, 2018; Purves et al., 2001). Los oligodendrocitos espinales, a su vez, mantienen una conducción axónica eficaz a través de la mielinización, produciendo vainas de mielina más largas que los localizados en la corteza cerebral (Gaudet & Fonken, 2018).

Cuando la ME sufre una lesión, sus células gliales alteran de manera definitiva sus fenotipos y actividades. La activación de astrocitos (astrocitos reactivos) puede ocurrir inmediatamente después de la LME, incrementando significativamente a las pocas horas de la lesión; después de 1 a 2 días se establecen totalmente en el área lesionada, permaneciendo activos hasta 7 a 10 días, tiempo en el cual comienzan a formar la cicatriz glial. A partir del día 7 hasta el 14, los astrocitos reactivos comienzan a disminuir su cantidad, incluso algunos autores establecen que pueden permanecer activos hasta 28 días después de la LME. Dentro de los primeros 3 a 5 días, la proliferación de estos astrocitos es más rápida (Lara et al., 2020; Yang et al., 2020).

La cicatriz glial limita la regeneración axonal (Gaudet & Fonken, 2018), expresando niveles más altos de interleucina (IL) 6 y del transductor de señal y activador de la transcripción 3 (STAT3) debido al aumento de la permeabilidad de la barrera hematoencefálica (BHE) y al proceso de astrogliosis, respectivamente (Yoon et al., 2017).

La microglía también se hiperactiva durante períodos prolongados y empeora el daño

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(Gaudet & Fonken, 2018); teniendo una mayor respuesta inflamatoria en situaciones patológicas y de lesiones en comparación con la microglía cerebral (Xuan et al., 2019).

Por último, los oligodendrocitos de la ME intentan proliferar y re-mielinizar los axones dañados sin gran éxito a causa de la glía reactiva (Gaudet & Fonken, 2018). Es así como una lesión espinal no sólo desencadena alteraciones funcionales y morfológicas de los tipos celulares, sino que también conlleva a la pérdida de información motora, sensorial y autonómica.

3.3.5 Lesión de médula espinal

La LME es una patología común y cuya incidencia incrementa año con año a nivel mundial, por lo que se ha convertido en un problema de salud de carácter internacional.

Referencia Año Incidencia anual

A nivel mundial O.M.S. 2013 ≈ 250-500 mil personas

Estados Unidos Resource Center & Legal Help for Brain & Spinal Cord Injuries 2016 ≈ 12,500 personas

México Instituto de Rehabilitación de Lesión Medular 2021 ≈ 5,200 personas

Tabla 5. Incidencia mundial de la LME.

(CAMINA, 2021; Estrada et al., 2007; Hadjipavlou et al., 2016; Mancilla & García, 2018; World Health Organization & International Spinal Cord Society, 2014)

La ME puede sufrir lesiones en cualquiera de sus niveles (cervical, torácico, lumbar, sacro o coccígeo); siendo los más afectados: la cervical inferior o caudal, la unión cérvico-torácica y la unión dorsolumbar (S. Moreno, 2015). Los tipos de lesiones que sufre la ME son los siguientes:

a) Lesión medular completa:

Afecta todo un segmento medular. Se presenta parálisis y pérdida de la sensibilidad de las partes inferiores del cuerpo al segmento afectado (S. Moreno, 2015).

b) Lesión medular incompleta:

Hay daño de una porción de la ME. Todos los signos se presentan en porciones espinales inferiores al segmento medular afectado (S. Moreno, 2015).

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b.1) Síndrome medular central:

Afecta las porciones periacueductales. Se encuentra debilidad de los miembros, principalmente en los brazos (S. Moreno, 2015).

b.2) Síndrome de hemisección medular:

También llamado síndrome de Brow-Séquard. Es una lesión unilateral que genera parálisis ipsilateral, pérdida de la propiocepción ipsilateral y pérdida de la sensibilidad contralateral (S. Moreno, 2015).

b.3) Síndrome medular anterior:

Afecta los 2/3 anteriores, dañando especialmente la movilidad.

Hay pérdida de sensibilidad (temperatura y dolor) y preservación de la propiocepción (S. Moreno, 2015).

b.4) Síndrome medular posterior:

Hay daño en los cordones posteriores (fascículo grácil y cuneiforme) que conlleva a la pérdida de la propiocepción (S.

Moreno, 2015).

Los niveles espinales de mayor vulnerabilidad son los cervicales inferiores y la unión toracolumbar debido a que estas primeras son un punto de apoyo entre los segmentos torácicos más rígidos que evitan la flexión-extensión, traslación y rotación;

mientras que las segundas permiten el movimiento de flexión-extensión. Esta disposición anatómica hace que tanto los segmentos cervicales inferiores como los de la unión toracolumbar sean las porciones más móviles y vulnerables de la columna vertebral.

Según el segmento medular donde se encuentre la lesión será el tipo de sintomatología que se presente; por ejemplo, los daños a nivel cervical C1-C8 conllevan a una cuadriplejía o también conocida como tetraplejia (parálisis o debilidad en ambos brazos y piernas); mientras que las lesiones por debajo del nivel torácico (de T1-S5) ocasionan paraplejia (parálisis o debilidad en ambas piernas) (Chang, 2013; Lizbeth, 2020; Marchan et al., 2021). Entre más cercana se encuentre la lesión a los segmentos espinales aledaños

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al encéfalo, mayor será el riesgo de perder funciones motrices y autonómicas. La afectación dependerá de la función a la que esté relacionado el segmento espinal dañado (Tabla 6) (NINDS, 2005). Para que ocurra la lesión de médula espinal (LME) debe existir un impacto físico, conocido como choque espinal, que propicie la lesión, derivando en dos tipos de daños (primario y secundario) y en los subsecuentes procesos bioquímicos perjudiciales.

Nivel Funciones perdidas

Cl-C6 Flexores del cuello.

Cl-T1 Extensores del cuello.

C3, C4, C5 Soporte del diafragma (principalmente C4).

C5, C6 Movimiento de hombros, elevación del brazo; flexión del codo (bíceps); C6 rotación externa del brazo.

C6, C7, C8 Extensión del codo y la muñeca (tríceps y extensores de muñecas); pronación de la muñeca.

C7, C8, T1 Flexores de la muñeca.

C8, T1 Soporte de algunos pequeños músculos de la mano.

Tl -T6 Músculos intercostales y tronco por encima de la cintura.

T7-L1 Músculos abdominales.

L1, L2, L3, L4 Flexión del muslo.

L2, L3, L4 Aducción del muslo.

L4, L5, S1 Abducción del muslo.

L5, S1 S2 Extensión de la pierna en la cadera (glúteo mayor).

L2, L3, L4 Extensión de la pierna en la rodilla (cuádriceps).

L4, L5, S1, S2 Flexión de la pierna en la rodilla (ligamento de la corva).

L4, L5, S1 Dorsiflexión del pie (tibialis anterior).

L4, L5, S1 Extensión del dedo del pie.

L5, S1, S2 Flexión plantar del pie.

L5, S1, S2 Flexión de los dedos del pie.

Tabla 6. Funciones perdidas en cada segmento vertebral tras una lesión espinal, en humano.

(Chang, 2013)

3.3.5.1 Choque espinal

Se define como la pérdida total de procesos sensoriales, motores y autonómicos; durando minutos (min), horas (h) o días (d), dependiendo la especie. Este traumatismo puede ser

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desde leve (disfunción neurológica mínima y pocos cambios estructurales) hasta grave (disfunción neurológica permanente) (Bradley et al., 2010; Pérez et al., 2018).

Se puede producir por distintos mecanismos: a) contusión: fuerza transitoria que desplaza y daña la ME; b) compresión: fuerza que comprime la ME durante un período prolongado de tiempo; c) distracción: fuerzas de tracción opuestas que estiran la ME; d) dislocación: fuerza que provoca el desplazamiento lateral de vértebras espinales; e) transección: fuerza que corta parcial o completamente la ME a un nivel particular y; f) químicos: sustancias ajenas a la ME que propician daños en la misma (Cheriyan et al., 2014).

Una vez ocurrido el choque espinal, la médula presenta dos tipos de daños (primario y secundario) que son divididos en distintos tipos de fases (inmediata, aguda, subaguda, intermedia y crónica) (Ballesteros et al., 2012).

3.3.5.2 Dolor en la lesión espinal

Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3

Nociceptivo

 Musculoesquelético.

 Visceral.

 Otro tipo de dolor nociceptivo.

 Osteoartritis del hombro.

 Constipación.

 Dolor de cabeza por disreflexia autonómica.

Neuropático

 A nivel de la lesión.

 Por debajo del nivel de lesión.

 Otro tipo de dolor neuropático.

 Compresión de la ME.

 Isquemia de la ME.

 Síndrome del túnel carpiano.

Otro ---

 Fibromialgia.

 Síndrome del intestino irritable.

 Espasmos de vejiga.

Tabla 7. Clasificación del dolor tras una lesión de médula espinal.

(Hadjipavlou et al., 2016)

El dolor se define una " experiencia sensorial o emocional desagradable asociada a un daño tisular real o potencial". Con respecto al tiempo, se clasifica como agudo (si es menor a 12 semanas) y crónico (si es mayor a 12 semanas y persiste a pesar de una aparente ausencia de lesión continua); siendo este último el más común en pacientes con LME. Otra clasificación del dolor es: nociceptivo, neuropático o visceral. El primero es el más común y se debe a un trauma inicial o a un uso excesivo de músculos y