MODULACIÓN DE LAS RESPUESTAS AL DOLOR EN LA MÉDULA

MODULACIÓN DE LAS RESPUESTAS AL DOLOR EN LA MÉDULA ESPINAL
POR
LA ESTIMULACIÓN DEL NÚCLEO PARAVENTRICULAR (NPV) Ó EL NÚCLEO
RAFE MAGNO (NRM)
1
1
García García, L. M.; Valle Moreno, M.; 2Condés-Lara, M.; 2Rodríguez Jiménez, J.;
1
Hernández Linares, Y. G.
1
Universidad Autónoma de Querétaro
2
Instituto de Neuro-Biología, UNAM, Campus Juriquilla
RESUMEN
Los sistemas sensoriales tienen receptores que están encargados de indicar los cambios
medio-ambientales que ocurren. Así es el caso de los nociceptores que están encargados de
informar al respecto de los estímulos que puedan generar dolor. Este tipo de receptores, los
nociceptores, envían la información a la médula espinal. La transmisión de esta información
se lleva a cabo a través de fibras nerviosas que se clasifican como A delta y fibras C. Los
estímulos dolorosos son transformados en potenciales de acción que llegan a neuronas que se
encuentran en la superficie de la médula espinal. De ahí una neurona de segundo orden ó
neurona principal envía la información por medio del cordón contralateral mediante el
fascículo epinotalámico, llegando al tálamo y a la corteza cerebral. Lugares en donde se
integrará la sensación de dolor. Pero de la misma forma llega a otras estructuras que están
encargas de modular los cambios ambientales como son los producidos por la estimulación
dolorosa. De esta manera la información del dolor puede llegar a estructuras como son el
Núcleo Paraventricular (NPV) del Hipotálamo, fuente de oxitocina y al Núcleo Rafe Magno
(NRM) fuente de serotonina, estructuras y sustancias relacionadas con la analgesia.
INTRODUCCIÓN
El cuerpo está en constante interacción con el medio ambiente, por lo cual necesita estructuras
especializadas en la transmisión de los diferentes estímulos, estos se conocen como receptores
sensoriales. En el sistema somatosenrorial existen receptores sensoriales de los cuales nos
interesan los nociceptores, estos receptores celulares transmiten la información de dolor a las
neuronas sensitivas de los nervios periféricos, codifican la intensidad, localización y duración
de la sensación dolorosa a un estímulo dado. Estos receptores son las fibras y se clasifican de
manera funcional; las fibras A beta tienen un diámetro de 6-12 µ y una velocidad de
conducción de 25-70 m/seg.; las fibras A delta tienen un diámetro de 1-5µ y una velocidad de
conducción de 10-30 m/seg.; y las fibras C tienen un diámetro de 0.3-1.5µ con una velocidad
de conducción de 0.4-2 m/seg. Estas fibras están implicadas en la transducción y transmisión
del impulso a la médula espinal pero las fibras A delta y C llevan la información del dolor.
Entonces, la nocicepción comienza cuando un estímulo es muy intenso como para provocar
un daño tisular enviando la información de dolor, al activarse las células receptoras da lugar a
una actividad eléctrica gradual. Así el estímulo doloroso se transforma en potenciales de
acción que viajan a través de una neurona pasando por el ganglio espinal hasta la lámina 1 y
2 de la médula espinal, siendo esta el primer sitio de relevo. De ahí una neurona de segundo
orden lleva la información que viaja por el cordón contralateral a través del fascículo
espinotalámico, llegando al tálamo (núcleo ventral posterolateral) siendo este el siguiente sitio
de relevo, esta información es transmitida a la corteza cerebral.
Por otro lado en el hipotálamo se encuentra el Núcleo Paraventricular (NPV), que es fuente
primaria de oxitocina (OT) y tiene una proyección del asta dorsal a la médula espinal.
En trabajos de laboratorio se ha investigado que por medio de trazadores retrógrados y
anterógrados, se ha demostrado que más del 50% de esta proyección es oxitocinérgica.
Esta proyección descendente de oxitocina se propone para ser un sistema endógeno
hipotálamo-espinal involucrado en la modulación de la transmisión de la información
1
nociceptiva. De la misma forma la estimulación del Núcleo Rafe Magno (NRM), que es una
fuente de serotonina puede influir en la modulación de respuestas al dolor.
METODOLOGÍA
Se usaron ratas macho Wistar con un peso de 280 g a 300 g. Las ratas se anestesiaron
colocándolas en una caja hermética con una mezcla de gases (N2O al 60%, O2 al 35% y
sevoflurano 5%). Posteriormente se le realizó una traqueotomía para continuar con la
administración del anestésico durante toda la fase experimental.
La rata se montó en el aparato estereotáxico y se colocaron electrodos para los registros:
electroencefalográfico (EEG) y electrocardiograma (EKG). Se mantuvo al animal con una
temperatura corporal constante (38-40°C) mediante un espiral de agua circulante. Se
monitorearon los gases inspirados y el CO2 a lo largo del experimento.
También se colocaron electrodos de estimulación en el núcleo Paraventricular (NPV) del
hipotálamo en las coordenadas AP (Antero posterioridad) 7.2, L (Lateral) 0.3 y H (Altura) 8.0
y en el núcleo rafe magno (NRM) en las coordenadas AP -1.5, L 0, H -0.3, de acuerdo al atlas
estereotáxico de Paxinos y Watson1.
Los animales se fijaron por la columna vertebral en los segmentos T11-L5 y se realizó una
laminectomía y se expuso los segmentos L2-L4 que reciben las aferencias provenientes de las
patas traseras.
Se procedió a hacer un mapeo de la médula espinal para localizar los campos receptivos
provenientes de los dedos de la pata ipsilateal al sitio donde se colocaron los electrodos de
estimulación del NPV y NRM, este proceso se realizó con un microelectrodo de vidrio lleno
con una solución de azul de pontamina al 4% en KCL 1 molar y una resistencia de 7-10
megahoms, colocado en un micromanipulador que permitía conocer la profundidad de la
célula registrada. Al localizar la neurona que respondía al estímulo se realizó un registro
control y se procedió a hacer la estimulación eléctrica del campo receptivo periférico con
ayuda de un par de electrodos de metal. Esto permitió valorar la velocidad de conducción de
las fibras que llegan a la neurona en registro. Posteriormente se realizó la estimulación en el
NPV, y después de 5 minutos se tomó de nuevo un registro de la célula, observando la posible
inhibición de la respuesta de las fibras C. Se realizó el mismo paso para la estimulación del
NRM.
Los sitios de estimulación eléctrica del NPV y NRM se marcaron mediante el paso de
corriente directa durante 15 segundos con ambas polaridades, de esta forma se produjeron
pequeñas lesiones en los sitios donde estaban localizadas las puntas de los electrodos. Los
sitios de registro de las células estudiadas de la médula espinal, fueron marcados mediante
una inyección microiontoforéticas de azul de pontamina.
Los animales fueron sacrificados para verificar los sitios de estimulación y registro.
Se hicieron cortes histológicos (40 micras de grosor) con un micrótomo para identificar y
localizar el sitio de estimulación en el NPV y el NRM. También se realizaron cortes de la
médula espinal, en donde se localizaron las células registradas.
RESULTADOS
A continuación se presentan una serie de gráficas, en primer lugar se toma un registro control
(1), enseguida un registro de la estimulación al NPV (2), otro al estimular el NRM (3) y
finalmente un registro control post-estimulación (4).
2
3 1 Key b o ard
50
NRM
volt
25
9
0
-2 5
-5 0
50
NPV
volt
25
8
0
-2 5
7
EEG
volt
-5 0
0 .5 8
0 .5 7
(1)
3
0
-2 0
0 .2 2 4 0
D.C.
volt
1
CRP
volt
20
5
0 .2 2 3 5
0 .2 2 3 0
0 .2 2 2 5
1a
0 .5 0
MARCA
volt
1
0 .0 2 5
0 .0 0 0
-0 .0 2 5
0 .2 5
0 .0 0
-0 .2 5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
s
20
18
16
14
12
Raster
Sweep
2
3
4
ACTIVIDA
volt
0 .0 5 0
2
10
8
6
4
2
0
35
30
5
1
MARCA
Count
25
20
15
10
5
0
-0 . 2 5
-0 . 2 0
-0 . 1 5
-0 . 1 0
-0 . 0 5
0 .0 0
0 .0 5
0 .1 0
0 .1 5
0 .2 0
0 .2 5
0 .3 0
0 .3 5
Time
0 .4 0
0 .4 5
0 .5 0
0 .5 5
0 .6 0
0 .6 5
s eco n d s
A
A
Fibras C
Registro de la actividad de una neurona de la médula espinal que contiene fibras C.
En 1 Se muestran los artefactos de estimulación aplicados en el campo receptivo que activa a la neurona que se
ilustra en 2.
En 2 se representa el registro de los potenciales de acción de la neurona registrada.
En 3 se observa el registro de cada uno de los potenciales de acción para el histograma.
En 4 se muestra el “Raster display” o rastreo en donde la actividad neuronal se transforma en puntos, lo cual
permite concentrar la información y ver la evolución temporal de los estímulos sucesivos.
En 5 se muestra el histograma de la frecuencia de descarga por segundo de las fibras A beta (A), A delta (A) y
fibras C.
(B)
1
2
3
A
A
Fibras C
A
A
Fibras C
En 1 se observa un tren de estimulación al NPV.
En 2 después del tren de estímulos al NPV, se nota una disminución de los potenciales de acción de las fibras C,
mostrando la clara inhibición de ésta célula que contenía la información del dolor.
En 3 se muestra el histograma de la frecuencia de descarga por segundo, donde se observa una disminución de
las respuestas provocadas por las fibras C comparado con el registro control.
(C)
11
2
2
3
3
En 1 se observa un tren de estimulación al NRM.
En 2 después del tren de estímulos al NRM, se nota una disminución de los potenciales de acción
correspondientes a las fibras C. Esta disminución corresponde al bloqueo de la información de dolor.
En 3 se muestra el histograma de la frecuencia de descarga por segundo, donde se observa una disminución de
las respuestas provocadas por las fibras C comparado con el registro control.
3
(D)
1
1
22
A
A
Fibras C
En 1 se observa el potencial de acción de la célula después de 15 minutos, posterior a la estimulación del NPV y
NRM, notando como ésta se ha recuperado.
En 2 se puede apreciar por medio del histograma de la frecuencia de descarga por segundo, la clara recuperación
de las fibras C.
CONCLUSIONES
Nuestros resultados muestran que la estimulación del NPV y el NRM tienen un efecto
disminuyendo la cantidad de potenciales de acción producidos por la activación de fibras C.
La activación producida por las fibras A beta, que normalmente conducen información táctil,
no mostraron cambios importantes. Es probable que la estimulación del NPV y sus efectos en
la disminución de las respuestas al dolor esté mediada por la oxitocina. De la misma forma la
disminución de las respuestas producida por la estimulación del NRM podrían estar mediadas
por la serotonina.
La acción inhibitoria del NPV y del NRM indica la acción de mecanismos endógenos
implicados en la analgesia como parte de un mecanismo homeostático que modula la
información sensorial, particularmente para el caso del dolor.
Los trabajos desarrollados podrían incidir en una terapéutica que al aplicarse al hombre que
sufre de dolor crónico le proporcione una mejor calidad de vida.
BIBLIOGRAFÍA
Condes-Lara, M, y Gutiérrez Aguilar, R. La neurofisiología del dolor. Salud mental V. 9 No.
2. 1986
Condes-Lara, M., Martínez-Lorenzana, G., Rodríguez-Jiménez, J., Rojas-Piloni, G.,
“Paraventricular Hypothalamic nucleus stimulation modulates nociceptive responses in dorsal
horn wide dynamic range neurons”, Neurosci Lett., 444(2):199-202, 2008
Condes-Lara, M., Martínez-Lorenzana, G., Rojas-Piloni. G., Rodríguez-Jiménez, J.,
“Branched oxytocinergic innervations from the paraventricular hypothalamic nuclei to
superficial layers in the spinal cord”, Brain Res. 1160:20-9, 2007
Paxinos G., y Watson, C, “The rat brain in stereotaxic coordinates”, Academic Press London,
1998
Thompson, R., “Fundamentos de psicología fisiológica”. Ed. Trillas, México, 1973
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