- Objetivos de aprendizaje
- Enfoque clínico: Mustafa, Parte 1
- El sistema nervioso central
- La barrera hematoencefálica
- Piensa en ello
- El Sistema Nervioso Periférico
- Las células del sistema nervioso
- Piensa en ello
- Meningitis y encefalitis
- Piensa en ello
- Síndrome de Guillain-Barré
- Conceptos clave y resumen
- Múltiples opciones
- Emparejar
- Rellene el espacio en blanco
- Piensa en ello
- Pensamiento crítico
Objetivos de aprendizaje
- Describir las principales características anatómicas del sistema nervioso
- Explicar por qué no existe una microbiota normal del sistema nervioso
- Explicar cómo los microorganismos superan las defensas del sistema nervioso para causar infecciones
- Identificar y describir los síntomas generales asociados a diversas infecciones del sistema nervioso
Enfoque clínico: Mustafa, Parte 1
Mustafa es un carpintero de 35 años de Nueva Jersey. Hace un año se le diagnosticó la enfermedad de Crohn, una enfermedad intestinal inflamatoria crónica sin causa conocida. Ha estado tomando un corticoesteroide recetado para controlar la enfermedad, y el medicamento ha sido muy eficaz para mantener a raya sus síntomas. Sin embargo, recientemente Mustafá cayó enfermo y decidió visitar a su médico de cabecera. Sus síntomas incluían fiebre, tos persistente y dificultad para respirar. Su médico le pidió una radiografía de tórax, que reveló una consolidación del pulmón derecho. El médico le recetó un tratamiento de levofloxacina y le dijo a Mustafá que volviera en una semana si no se sentía mejor.
- ¿Qué tipo de medicamento es la levofloxacina?
- ¿Contra qué tipo de microbios sería eficaz este medicamento?
- ¿Qué tipo de infección se corresponde con los síntomas de Mustafá?
Volveremos al ejemplo de Mustafá en páginas posteriores.
El sistema nervioso humano puede dividirse en dos subsistemas que interactúan: el sistema nervioso periférico (SNP) y el sistema nervioso central (SNC). El SNC está formado por el cerebro y la médula espinal. El sistema nervioso periférico es una extensa red de nervios que conecta el SNC con los músculos y las estructuras sensoriales. La relación de estos sistemas se ilustra en la Figura 1.
Figura 1. En esta ilustración se muestran los componentes esenciales del sistema nervioso humano. El sistema nervioso central (SNC) está formado por el cerebro y la médula espinal. Se conecta con el sistema nervioso periférico (SNP), una red de nervios que se extiende por todo el cuerpo.
El sistema nervioso central
El cerebro es el órgano más complejo y sensible del cuerpo. Es responsable de todas las funciones del cuerpo, incluida la de servir como centro de coordinación de todas las sensaciones, la movilidad, las emociones y el intelecto. El cerebro está protegido por los huesos del cráneo, que a su vez están cubiertos por el cuero cabelludo, como se muestra en la figura 2. El cuero cabelludo se compone de una capa externa de piel, que está ligeramente unida a la aponeurosis, una capa tendinosa plana y ancha que ancla las capas superficiales de la piel. El periostio, por debajo de la aponeurosis, recubre firmemente los huesos del cráneo y proporciona protección, nutrición al hueso y capacidad de reparación ósea. Por debajo de la capa ósea del cráneo hay tres capas de membranas llamadas meninges que rodean el cerebro. La posición relativa de estas meninges se muestra en la figura 2. La capa meníngea más cercana a los huesos del cráneo se denomina duramadre (que significa literalmente madre dura). Debajo de la duramadre se encuentra la aracnoides (literalmente madre araña). La capa meníngea más interna es una delicada membrana llamada piamadre (literalmente madre tierna). A diferencia de las otras capas meníngeas, la piamadre se adhiere firmemente a la superficie enrevesada del cerebro. Entre la aracnoides y la piamadre se encuentra el espacio subaracnoideo. El espacio subaracnoideo de esta región está lleno de líquido cefalorraquídeo (LCR). Este líquido acuoso es producido por las células del plexo coroideo, áreas de cada ventrículo del cerebro formadas por células epiteliales cuboidales que rodean densos lechos capilares. El LCR sirve para suministrar nutrientes y eliminar los residuos de los tejidos neuronales.
Figura 2. Las capas de tejido que rodean el cerebro humano incluyen tres membranas meníngeas: la duramadre, la aracnoides y la piamadre. (crédito: modificación de un trabajo de los Institutos Nacionales de la Salud)
La barrera hematoencefálica
Los tejidos del SNC tienen una protección adicional, ya que no están expuestos a la sangre o al sistema inmunitario de la misma manera que otros tejidos. Los vasos sanguíneos que suministran nutrientes y otras sustancias químicas al cerebro se encuentran en la parte superior de la piamadre. Los capilares asociados a estos vasos sanguíneos en el cerebro son menos permeables que los de otros lugares del cuerpo. Las células endoteliales de los capilares forman uniones estrechas que controlan la transferencia de componentes sanguíneos al cerebro. Además, los capilares craneales tienen muchas menos fenestras (estructuras similares a poros que están selladas por una membrana) y vesículas pinocitarias que otros capilares. Como resultado, los materiales del sistema circulatorio tienen una capacidad muy limitada para interactuar con el SNC directamente. Este fenómeno se denomina barrera hematoencefálica.
La barrera hematoencefálica protege al líquido cefalorraquídeo de la contaminación, y puede ser bastante eficaz para excluir posibles patógenos microbianos. Como consecuencia de estas defensas, no existe una microbiota normal en el líquido cefalorraquídeo. La barrera hematoencefálica también inhibe el movimiento de muchos fármacos hacia el cerebro, especialmente los compuestos que no son solubles en lípidos. Esto tiene profundas ramificaciones para los tratamientos que implican infecciones del SNC, porque es difícil que los fármacos crucen la barrera hematoencefálica para interactuar con los patógenos que causan las infecciones.
La médula espinal también tiene estructuras protectoras similares a las que rodean el cerebro. Dentro de los huesos de las vértebras hay meninges de duramadre (a veces llamada vaina dural), de aracnoides, de piamadre y una barrera hematoencefálica que controla la transferencia de componentes sanguíneos desde los vasos sanguíneos asociados a la médula espinal.
Para causar una infección en el SNC, los patógenos deben atravesar con éxito la barrera hematoencefálica o la barrera hematoencefálica. Varios patógenos emplean diferentes factores de virulencia y mecanismos para conseguirlo, pero en general pueden agruparse en cuatro categorías: intercelular (también llamada paracelular), transcelular, facilitada por los leucocitos y no hematógena. La entrada intercelular implica el uso de factores de virulencia microbiana, toxinas o procesos mediados por la inflamación para pasar entre las células de la barrera hematoencefálica. En la entrada transcelular, el patógeno atraviesa las células de la barrera hematoencefálica utilizando factores de virulencia que le permiten adherirse y desencadenar la captación mediante mecanismos mediados por vacuolas o receptores. La entrada facilitada por los leucocitos es un mecanismo de caballo de Troya que se produce cuando un patógeno infecta los leucocitos de la sangre periférica para entrar directamente en el SNC. La entrada no hematógena permite a los patógenos entrar en el cerebro sin encontrar la barrera hematoencefálica; se produce cuando los patógenos viajan a lo largo de los nervios craneales olfativo o trigémino que conducen directamente al SNC.
Ver este vídeo sobre la barrera hematoencefálica:
Piensa en ello
- ¿Cuál es la función principal de la barrera hematoencefálica?
El Sistema Nervioso Periférico
El SNP está formado por los nervios que conectan los órganos, miembros y otras estructuras anatómicas del cuerpo con el cerebro y la médula espinal. A diferencia del cerebro y la médula espinal, el SNP no está protegido por hueso, meninges o una barrera sanguínea y, como consecuencia, los nervios del SNP son mucho más susceptibles a las lesiones e infecciones. El daño microbiano a los nervios periféricos puede provocar un hormigueo o entumecimiento conocido como neuropatía. Estos síntomas también pueden ser producidos por traumatismos y causas no infecciosas como los fármacos o enfermedades crónicas como la diabetes.
Las células del sistema nervioso
Los tejidos del SNP y del SNC están formados por células denominadas células gliales (células neurogliales) y neuronas (células nerviosas). Las células gliales ayudan a la organización de las neuronas, proporcionan un andamiaje para algunos aspectos de la función neuronal y ayudan a la recuperación de las lesiones neuronales.
Las neuronas son células especializadas que se encuentran en todo el sistema nervioso y que transmiten señales a través del sistema nervioso utilizando procesos electroquímicos. La estructura básica de una neurona se muestra en la Figura 3. El cuerpo celular (o soma) es el centro metabólico de la neurona y contiene el núcleo y la mayoría de los orgánulos de la célula. Las numerosas prolongaciones finamente ramificadas del soma se denominan dendritas. El soma también produce una extensión alargada, llamada axón, que es responsable de la transmisión de señales electroquímicas mediante elaborados procesos de transporte de iones. Los axones de algunos tipos de neuronas pueden extenderse hasta un metro de longitud en el cuerpo humano. Para facilitar la transmisión de señales electroquímicas, algunas neuronas tienen una vaina de mielina que rodea el axón. La mielina, formada por las membranas celulares de células gliales como las células de Schwann en el SNP y los oligodendrocitos en el SNC, rodea y aísla el axón, aumentando significativamente la velocidad de transmisión de la señal electroquímica a lo largo del axón. El extremo de un axón forma numerosas ramificaciones que terminan en bulbos llamados terminales sinápticos. Las neuronas forman uniones con otras células, como otra neurona, con las que intercambian señales. Las uniones, que en realidad son brechas entre las neuronas, se denominan sinapsis. En cada sinapsis hay una neurona presináptica y una neurona postsináptica (u otra célula). Los terminales sinápticos del axón de la terminal presináptica forman la sinapsis con las dendritas, el soma o, a veces, el axón de la neurona postsináptica, o una parte de otro tipo de célula, como una célula muscular. Los terminales sinápticos contienen vesículas llenas de sustancias químicas llamadas neurotransmisores. Cuando la señal electroquímica que desciende por el axón llega a la sinapsis, las vesículas se fusionan con la membrana y se liberan neurotransmisores, que se difunden a través de la sinapsis y se unen a los receptores de la membrana de la célula postsináptica, iniciando potencialmente una respuesta en esa célula. Esa respuesta en la célula postsináptica podría incluir la propagación de una señal electroquímica para transmitir información o la contracción de una fibra muscular.
Figura 3. (a) Una neurona mielinizada está asociada a los oligodendrocitos. Los oligodendrocitos son un tipo de célula glial que forma la vaina de mielina en el SNC que aísla el axón para que los impulsos nerviosos electroquímicos se transfieran con mayor eficacia. (b) Una sinapsis consiste en el extremo axonal de la neurona presináptica (arriba) que libera neurotransmisores que atraviesan el espacio sináptico (o hendidura) y se unen a los receptores de las dendritas de la neurona postsináptica (abajo).
Piensa en ello
- ¿Qué células están asociadas a las neuronas y cuál es su función?
- ¿Cuál es la estructura y la función de una sinapsis?
Meningitis y encefalitis
Aunque el cráneo proporciona al cerebro una excelente defensa, también puede resultar problemático durante las infecciones. Cualquier hinchazón del cerebro o de las meninges que resulte de una inflamación puede causar presión intracraneal, lo que conduce a un daño grave de los tejidos cerebrales, que tienen un espacio limitado para expandirse dentro de los huesos inflexibles del cráneo. El término meningitis se utiliza para describir una inflamación de las meninges. Los síntomas típicos pueden incluir dolor de cabeza intenso, fiebre, fotofobia (aumento de la sensibilidad a la luz), rigidez de cuello, convulsiones y confusión. La inflamación del tejido cerebral se denomina encefalitis, y los pacientes presentan signos y síntomas similares a los de la meningitis, además de letargo, convulsiones y cambios de personalidad. Cuando la inflamación afecta tanto a las meninges como al tejido cerebral, la enfermedad se denomina meningoencefalitis. Las tres formas de inflamación son graves y pueden provocar ceguera, sordera, coma y la muerte.
La meningitis y la encefalitis pueden estar causadas por muchos tipos diferentes de patógenos microbianos. Sin embargo, estas afecciones también pueden surgir por causas no infecciosas, como un traumatismo craneal, algunos tipos de cáncer y ciertos fármacos que desencadenan la inflamación. Para determinar si la inflamación está causada por un patógeno, se realiza una punción lumbar para obtener una muestra de LCR. Si el LCR contiene niveles aumentados de glóbulos blancos y niveles anormales de glucosa y proteínas, esto indica que la inflamación es una respuesta a una infeccióninflamatoria.
Piensa en ello
- ¿Cuáles son los dos tipos de inflamación que pueden afectar al SNC?
- ¿Por qué ambas formas de inflamación tienen consecuencias tan graves?
Síndrome de Guillain-Barré
El síndrome de Guillain-Barré (SGB) es una enfermedad poco frecuente que puede ir precedida de una infección vírica o bacteriana que da lugar a una reacción autoinmune contra las células nerviosas mielinizadas. La destrucción de la vaina de mielina que rodea a estas neuronas provoca una pérdida de sensibilidad y función. Los primeros síntomas de esta enfermedad son hormigueo y debilidad en los tejidos afectados. Los síntomas se intensifican a lo largo de varias semanas y pueden culminar en una parálisis completa. Los casos graves pueden poner en peligro la vida. Se han identificado como desencadenantes del SGB las infecciones por diferentes patógenos microbianos, como el Campylobacter jejuni (el factor de riesgo más común), el citomegalovirus, el virus de Epstein-Barr, el virus de la varicela-zóster, el Mycoplasma pneumoniae y el virus del Zika. Se ha demostrado que los anticuerpos antimielina de pacientes con SGB también reconocen a C. jejuni. Es posible que durante una infección se formen anticuerpos de reacción cruzada, es decir, anticuerpos que reaccionan con sitios antigénicos similares en proteínas diferentes, y que pueden dar lugar a esta respuesta autoinmune.
El SGB se identifica únicamente por la aparición de síntomas clínicos. No hay otras pruebas de diagnóstico disponibles. Afortunadamente, la mayoría de los casos se resuelven espontáneamente en unos pocos meses con pocos efectos permanentes, ya que no hay ninguna vacuna disponible. El SGB puede tratarse mediante plasmaféresis. En este procedimiento, se filtra el plasma del paciente de su sangre, eliminando los autoanticuerpos.
Conceptos clave y resumen
- El sistema nervioso consta de dos subsistemas: el sistema nervioso central y el sistema nervioso periférico.
- El cráneo y tres meninges (la duramadre, la aracnoides y la piamadre) protegen el cerebro.
- Los tejidos del SNP y del SNC están formados por células denominadas células gliales y neuronas.
- Como la barrera hematoencefálica excluye a la mayoría de los microbios, no existe una microbiota normal en el SNC.
- Algunos patógenos tienen factores de virulencia específicos que les permiten traspasar la barrera hematoencefálica. La inflamación del cerebro o de las meninges causada por la infección se denomina encefalitis o meningitis, respectivamente. Estas afecciones pueden conducir a la ceguera, la sordera, el coma y la muerte.
Múltiples opciones
¿Cómo se llama la membrana más externa que rodea el cerebro?
- materia pia
- materia aracnoidea
- materia de la duramadre
- materia del alma
¿Qué término se refiere a una inflamación de los tejidos cerebrales?
- encefalitis
- meningitis
- sinusitis
- meningoencefalitis
Las células nerviosas forman largas proyecciones llamadas __________.
- soma
- axones
- dendritas
- sinapsis
En las neuronas se almacenan unas sustancias químicas llamadas __________ que se liberan cuando la célula es estimulada por una señal.
- toxinas
- citocinas
- quimioquinas
- neurotransmisores
El sistema nervioso central está formado por __________.
- órganos sensoriales y músculos.
- el cerebro y los músculos.
- los órganos sensoriales y la médula espinal.
- el cerebro y la columna vertebral.
Emparejar
Emparejar cada estrategia de invasión microbiana del SNC con su descripción.
| ___entrada intercelular | A. el patógeno consigue entrar infectando los glóbulos blancos periféricos |
| ___entrada transcelular | B. el patógeno salta la barrera hematoencefálica viajando a lo largo de los nervios craneales olfativo o trigeminal |
| ___entrada facilitada por los leucocitos | C. el patógeno pasa a través de las células de la barrera hematoencefálica |
| ___entrada no hematógena | D. el patógeno pasa entre las células de la barrera hematoencefálica |
Rellene el espacio en blanco
El cuerpo celular de una neurona se denomina __________.
Una señal se transmite por la __________ de una célula nerviosa.
El __________ está lleno de líquido cefalorraquídeo.
El __________ impide el acceso de los microbios de la sangre al sistema nervioso central.
La __________ es un conjunto de membranas que recubren y protegen el cerebro.
Piensa en ello
- Describe brevemente las defensas del cerebro contra los traumatismos y las infecciones.
- Describa cómo se forma la barrera hematoencefálica.
- Identifique el tipo de célula que se muestra, así como las siguientes estructuras: axón, dendrita, vaina de mielina, soma y sinapsis.
Pensamiento crítico
¿Qué función importante cumple la barrera hematoencefálica? Cómo puede esta barrera ser problemática en ocasiones?
- Yuki, Nobuhiro y Hans-Peter Hartung, «Guillain-Barré Syndrome», New England Journal of Medicine 366, nº 24 (2012): 2294-304. ↵
- Cao-Lormeau, Van-Mai, Alexandre Blake, Sandrine Mons, Stéphane Lastère, Claudine Roche, Jessica Vanhomwegen, Timothée Dub y otros, «Guillain-Barré Syndrome Outbreak Associated with Zika Virus Infection in French Polynesia: A Case-Control Study», The Lancet 387, nº 10027 (2016): 1531-9. ↵