Apuntes basados en la clase realizada por: Dr. Fernando Matamala
Apuntes compilados por ayudantes alumnos: D. Ibarra y V. Mansilla
Estructura histológica del sistema nervioso
El sistema nervioso presenta neuronas y células gliales que tienen origen ectodérmico junto a vasos sanguíneos y meninges de origen mesodérmico. Las neuronas ubicadas en la corteza cerebral, cerebelar, en los núcleos y los ganglios constituyen la unidad funcional.
Patrimonio neuronal
Nacemos con alrededor de 100.000 millones de neuronas cerebrales. A los 12 – 15 años se inicia el lento proceso de muerte neuronal. Pérdida de neuronas que puede acelerarse por el consumo de sustancias tóxicas, desnutrición o por disminución de aporte de oxígeno y glucosa usados en el metabolismo cerebral.
Crecimiento cerebral
El crecimiento del volumen cerebral a lo largo de la infancia y adolescencia está dado por el aumento de tamaño de la neurona y el desarrollo de los axones y dendritas. Además por la multiplicación de neuroglias y dendritas que se extienden e interconectan unas neuronas con otras.
Historia de la neurohistología
Para observar totalmente las células nerviosas hay que aplicar métodos de tinción. Por ello, a mediados del siglo pasado algunos investigadores estudiaron cortes del sistema nervioso con tinciones de metales pesados, observando que había una especie de malla (retículo) que constituía el sistema nervioso. Posteriormente, a fines del siglo XIX, y principios del siglo XX, Santiago Ramón y Cajal, mejorando las técnicas de tinción hablaron de la teoría neuronal. La teoría neuronal, señalaba que la neurona era la:
Esta teoría neuronal comprueba toda la funcionalidad del sistema nervioso.
Neurona es el nombre que se da a la célula nerviosa y a todas sus prolongaciones. Son células muy excitables, especializadas para la recepción de estímulos y la conducción del impulso nervioso. Mide en término medio entre 4-125 micras. Su tamaño y forma varían considerablemente.
Cada neurona posee un cuerpo celular (o soma) desde cuya superficie se proyectan una o más prolongaciones denominadas neuritas. Las neuritas responsables de recibir información y conducirla hacia el cuerpo celular se denominan dendritas. La neurita larga única que conduce impulsos desde el cuerpo celular hacia la periferia se denomina axón.
Ultraestructura Funcional de la Neurona:
Somas
Los somas forman la sustancia gris, junto a las prolongaciones amielínicas, abundantes células de glia y por sobre todo por abundantes capilares (que le da el color característico). Los capilares forman una red capilar en el soma neuronal y prolongaciones a objeto de transportar los nutrientes para el metabolismo aeróbico, principalmente oxígeno y glucosa.
Los somas están formados por las siguientes estructuras:
Dendritas
Las dendritas son prolongaciones que salen del soma y tienen una estructura similar a la del citoplasma. Es el área receptora principal, es corta y contiene sustancia de Nissl. A través de sus ramificaciones y espinas dendríticas, que le dan una apariencia rugosa, aumentan considerablemente la superficie de contacto de la neurona. Su conducción de impulsos es de tipo celulípeta.
Axón
Es la prolongación larga de la neurona. Su estructura es diferente a la de la dendrita porque está constituida por un paquete de neurofilamentos y neurotúbulos envueltos en una membrana llamada axolema. No posee sustancia de Nissl. Se origina en el cono axónico donde se da inicio al impulso nervioso. Está recubierto por mielina. Tiene ramas colaterales y termina en los llamados botones terminales los cuales forman parte de las sinapsis con otras neuronas o bien con células musculares. Su conducción de impulsos es de tipo celulífuga. Dependiendo del número de prolongaciones se pueden distinguir neuronas unipolares, bipolares y multipolares.
En su estructura se observa un flujo de sustancias (en su mayoría neurotransmisores) que tras ser sintetizadas a nivel del soma neuronal son llevadas a las terminaciones axónicas, desde donde vuelven al soma neuronal en un flujo continuo (por lo tanto tiene un flujo tanto anterógrado como retrógrado). Cuando el axón sale por el foramen intervertebral desde el interior del canal vertebral, se transforma en una fibra de un nervio periférico. La fibra corresponde a un axón, cubierto por mielina y la vaina de Schwann o neurilema, encargada de formar la mielina. La mielina es interrumpida en intervalos (1-3mm) por profundas constricciones denominadas “nodos de Ranvier” entre los cuales se ubica cada célula productora de mielina.
Nervio Periférico
Está constituido por paquetes de fibras nerviosas que se agrupan por una envoltura externa de tejido conectivo que se denomina epineuro, por el cual van los vasos sanguíneos que recorren el nervio y le dan nutrición. Por dentro del epineuro, están los paquetes de fibras envueltas por un tejido fibroso resistente formado por fibras colágenas y elásticas denominado perineuro; el cual es tan resistente, que si hay lesión del epineuro con conservación del perineuro, se conserva la función del nervio. Dentro de cada fascículo de fibras nerviosas se encuentra otro tejido conectivo, que envuelve cada una de las fibras y se denomina endoneuro.
Por debajo del endoneuro se encuentra la vaina de Schwann, la mielina y la fibra nerviosa. La vaina de mielina en el nervio periférico se forma por enrollamiento sucesivo de la célula de Schwann alrededor de la fibra nerviosa, pero dejando cada cierta longitud espacios que se denominan nodos de Ranvier, que permiten la conducción saltatoria del impulso nervioso, lo que explica por qué la conducción es más rápida en un nervio con mielina (ej: fibra tipo alfa).
La disposición de los fascículos dentro de los nervios craneanos es distinta. Aquí se ve un solo paquete de fibras, no varios paquetes como el nervio periférico y se ha demostrado que los nervios craneanos son más resistentes al trauma que los periféricos.
(Imagen adaptada de Texto y Atlas de Anatomía Prometheus, volumen 3)
La sinapsis o articulación interneuronal corresponde a las estructuras que permiten el paso del impulso nervioso desde una neurona a otra. Sus componentes son los siguientes:
Neurotrasmisores
Los neurotransmisores son sustancias químicas sintetizadas en el soma y almacenadas en los terminales nerviosos en vesículas sinápticas que permiten la transmisión de impulsos nerviosos a nivel de las sinapsis. Otto Loewi el año 1926:
Criterios que definen a una sustancia como neurotransmisor:
Aspectos clínicos de neurotrasmisores
Por ejemplo la acetilcolina se libera en la placa motora. En la enfermedad llamada miastenia, la cantidad de receptores de acetilcolina es muy baja (por problemas inmunológicos, el organismo destruye a los receptores de acetilcolina de la placa motora), por lo tanto, hay debilidad muscular. Para tratar esto, al paciente se le administra Neostigmina, un fármaco que destruye la acetilcolinesterasa (enzima que destruye a la acetilcolina liberada), aumentando en el tiempo el efecto de la acetilcolina liberada en los pocos receptores que quedan.
Las funciones anómalas de los neurotransmisores producen una amplia gama de enfermedades psiquiátricas y neurológicas (Ej: depresiones, Enf. de Parkinson). Mejorar las acciones de los neurotransmisores mediante fármacos u otras medidas es fundamental para las terapéuticas modernas.
Neuromoduladores
Además de los neurotransmisores, encontramos a los neuromoduladores, que corresponden a sustancias que actúan sobre la superficie presináptica, para aumentar o disminuir la cantidad de neurotransmisor que se liberará. Como ejemplos de neuromoduladores tenemos a: encefalinas, endorfinas, sustancia P, colecistocinina, vasopresina, oxitocina, VIP (péptido intestinal vasoactivo).
Tipos de sinapsis con relación a los neurotransmisores
Tipos funcionales de sinapsis
Las sinapsis se pueden clasificar en:
El que una sinapsis sea excitatoria o inhibitoria no depende exclusivamente del neurotransmisor (ya que uno puede actuar indistintamente de las dos formas), sino de las características de la membrana postsinápticas. Los receptores determinan su respuesta ante un neurotransmisor determinado.
Clasificación estructural de la sinapsis
Las sinapsis pueden ocurrir: entre neuronas; entre una neurona y una célula receptora; entre una neurona y una célula muscular; entre una neurona y una célula epitelial. Según su morfología las sinapsis se clasifican en:
Las tres últimas son exclusivas del sistema nervioso central.
Impulso Nervioso:
La neurona presenta un potencial de reposo, por consecuencia de tener una diferencia de cargas en relación con su medio: en su interior tiene carga negativa y en su exterior positivo (por supremacía de los cationes de sodio). Cuando una neurona es estimulada, su membrana celular pierde su estado de potencial de reposo, por lo tanto, se despolariza dejando el interior celular con carga positiva y el exterior negativo. Entonces el impulso nervioso es un potencial propagado por el axón desde el soma, tras haber cambiado su polarización ante un estímulo.
Aunque el tamaño del cuerpo celular puede variar desde 5 hasta 135 micras de diámetro, las prolongaciones pueden extenderse hasta más de un metro (por ejemplo, los axones que vienen del cortex cerebral y que van hacia la región lumbar de la médula). El número, la longitud y la forma de la ramificación de las neuritas brindan un método morfológico para clasificar a las neuronas.
La clasificación anterior se resume a manera de cuadro:
Clasificación morfológica | Disposiciones de las Neuritas | Localización |
Número, longitud Modo de ramificación de las neuritas | ||
Pseudomonopolar | La neurita única se divide a corta distancia del cuerpo celular. | Ganglio de la raíz posterior de la M.E. |
Bipolar | La neurita única nace de cualquiera de los extremos del cuerpo celular. | Retina, cóclea sensitiva y ganglios vestibulares. |
Multipolar | Muchas dendritas y un axón largo. | Tractos de fibras del encéfalo y la médula espinal, nervios periféricos y células motoras de la médula espinal. |
Tamaño de la neurona | ||
De Golgi tipo I | Axón largo único. | Tractos de fibras del encéfalo y la médula espinal, nervios periféricos y células motoras de la médula espinal. Corteza cerebral y cerebelosa. |
De Golgi tipo II | Axón corto que con las dendritas se asemeja a una estrella. | Corteza cerebral y cerebelosa. |
Las células de sostén del sistema nervioso se agrupan bajo el nombre de neuroglia o células gliales («pegamento neural»). Son 5 a 10 veces más abundantes que las propias neuronas. Y son fundamentales en el desarrollo normal de la neurona, ya que se ha visto que un cultivo de células nerviosas no crece en ausencia de ellas. Las células gliales en su mayoría derivan del ectodermo, la excepción es la microglia que deriva del mesodermo.
A pesar de ser consideradas básicamente células de sostén del tejido nervioso, existe una dependencia funcional muy importante entre neuronas y células gliales. De hecho, las neuroglias cumplen un rol fundamental durante el desarrollo del sistema nervioso, ya que ellas son el sustrato físico para la migración neuronal. También tienen una importante función trófica y metabólica activa, permitiendo la comunicación e integración de las redes neurales.
Cada neurona presenta un recubrimiento glial complementario a sus interacciones con otras neuronas, de manera que sólo se rompe el entramado glial para dar paso a las sinapsis. De este modo, las células gliales parecen tener un rol fundamental en la comunicación neural. Las células gliales son el origen más común de tumores cerebrales (gliomas).
Algunas funciones de las células gliales:
Tipos de células de la glía
Existen tres tipos principales de células gliales:
Funciones a destacar de los astrocitos en el SNC:
Los oligodendrocitos interfasciculares son las células responsables de la producción y mantenimiento de la mielina en los axones del SNC. Se disponen en columnas entre los axones. Las prolongaciones tienen forma de lengua, y cada una de ellas se enrolla alrededor de un axón originando un segmento internodal de mielina. Por tanto, un oligodendrocito puede originar segmentos internodales de varios axones a la vez, a diferencia de las células de Schwann. Pero al igual que en el SNP, la vaina de mielina está interrumpida por los nodos de Ranvier.
A diferencia de como ocurre en la célula de Schwann, un oligodendrocito no puede moverse en espiral alrededor de cada axón que mieliniza; lo más probable es que las prolongaciones se enrollen alrededor de los axones cercanos hasta formar la vaina de mielina.
En conclusión, la mielina del SNC es producto del movimiento centrípeto de las prolongaciones oligodendríticas entre el axoplasma y la cara interna de la mielina en formación. La mielina del SNP es producto del movimiento centrífugo de la célula de Schwann alrededor de la superficie externa de la mielina en formación.
Los oligodendrocitos satélites se encuentran en la sustancia gris y se asocian fuertemente a los somas, sin saber el tipo de unión ni la finalidad de ella.
Microglias:
Están dispersas en todo el SNC, y se encuentran pequeñas cantidades en condiciones normales. Son de origen mesodérmico. Son células pequeñas y aún más oscuras que los oligodendrocitos. Su núcleo es denso, tienen escaso citoplasma y prolongaciones retorcidas de corto alcance con pequeñas espinas. En las zonas de lesión, las microglias se dividen, aumentan de tamaño y adquieren facultades fagocitarias. Su función es eliminar las células dañadas y la mielina alterada. Se consideran parte del sistema fagocítico mononuclear.
Células Gliales Periféricas
Las células satélites, células de Schwann y células del epéndimo se pueden considerar células gliales periféricas.
Células ependimarias: es una capa de células cuboideas o cilíndricas que reviste cavidades, los ventrículos y el canal central de la médula espinal. Sus características morfológicas y funcionales se relacionan con el transporte de fluidos. La capa neuroepitelial de la cual se origina, es ciliada en algunas regiones, y el epéndimo maduro también lo es. En distintas localizaciones del encéfalo, las células ependimarias se modifican para formar el epitelio secretor de los plexos coroídeos.
Los tanicitos son células ependimarias modificadas que envían prolongaciones hacia neuronas neurosecretoras y vasos sanguíneos del hipotálamo; se ha sugerido que los tanicitos transportan LCE a estas neuronas.
Células satélites: estas células dan el soporte físico, protección y nutrición para las neuronas ganglionares de los ganglios craneales, espinales y autonómicos en el sistema nervioso periférico (SNP).
Células de Schwann: proporcionan aislamiento (mielina) a las neuronas del sistema nervioso periférico (SNP). Son el equivalente periférico de los oligodendrocitos del SNC.
Lesión Neuronal
Cuando se lesiona una neurona o sus prolongaciones ocurren dos procesos degenerativos: el anterógrado y el retrógrado (al soma), que se activan sobre elementos cercanos y tejido a distancia. Afectan al axón, vaina mielínica, la sinapsis y las células a distancia sináptica (cromatólisis).
Degeneración Walleriana
El aplastamiento o sección de un axón provoca el inicio de un proceso degenerativo que se extiende distalmente a la lesión. También compromete al cabo proximal por una corta distancia si es una lesión de intensidad moderada; al mismo tiempo comienza la reparación con la aparición de nuevos brotes axonales.
Por otra parte, la porción distal del axón, incluyendo su arborización terminal, degenera completamente y la vaina de mielina se fragmenta y reabsorbe. Lo anterior es bastante lógico si se considera como centro trófico al soma.
Para una mejor descripción se puede agregar que la vaina de mielina se fragmenta hasta convertirse en pequeñas gotas de lípido que rodean al axón. Posteriormente, llegan los macrófagos para eliminar los detritos celulares y lipídicos. Durante la degeneración, las células de Schwann permanecen intactas, pero luego de unos instantes se hipertrofian, se dividen y se disponen en fila con sus extremos superpuestos hasta formar una especie de tubo que contiene en su interior restos axonales.
Este proceso se ha denominado Degeneración Walleriana (anterógrada) en honor a quien lo describió en 1852, Augustus Waller.
El Soma puede evolucionar en 3 direcciones:
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