Liberación  controlada  de  interferón  y  Copaxone  usando  nanopartículas  de  SiO2  y  TiO2  por  Sol-­‐Gel  

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5 EL  CEREBRO  

l   sistema   nervioso   es   un   conjunto   de   estructuras   que   desempeñan   funciones  específicas   que   controlan   y   regulan   los   órganos,   sistemas   e   interacciones   del  cuerpo  humano.  El  cerebro  es  el  elemento  central  del  sistema  nervioso  pues  es  el  

encargado   de   enviar,   recibir,   interpretar   y   responder   a   estímulos   ya   sean   internos   o  externos.  En   términos  generales   se  puede  decir  que  el   cerebro,   y  el   sistema  nervioso,  está   formado   por   dos   clases   de   tejido:   sustancia   gris   y   sustancia   blanca.   (Society for Neuroscience, 2012)  

La   sustancia   gris   es   la   más   predominante,   lleva   a   cabo   las   funciones   primarias   del  pensamiento,  percepción  y  cognitivas.  Está  compuesta  de  cuerpos  celulares,  que   junto  con  los  capilares  le  otorgan  su  característico  color  rosa  grisáceo.  En  el  cerebro  se  puede  

encontrar  sustancia  gris  en  la  corteza  cerebral,  el   cerebelo,   así   como   en   el   hipotálamo,  ganglios   basales   y   el   tallo   cerebral.   (Allen, Bruss, & Damasio, 2004)  

En   contraste,   la   sustancia  blanca   se  encuentra  en   secciones   interiores   del   cerebro   y   debe   su  coloración  a  su  composición.  Está  formada  por  fibras   nerviosas   cubiertas   por   mielina   cuya  función  es  conducir  las  señales  entre  el  cerebro  y   los   diferentes   órganos   y   sistemas.   Aunque  

existe  una  menor  cantidad  de  esta  sustancia  respecto  a  la  gris,  durante  los  últimos  años  ha  cobrado  interés  debido  a  las  enfermedades  y  daños  que  se  presentan  en  ella.  (Filley, 2005)  

El   tejido   cerebral,   y   en   general   el   sistema   nervioso   central,   requiere   de   protección  contra  compuestos  u  organismos  que  pudieran  dañar  el  delicado  equilibrio  bioquímico  que  requiere  para  su  funcionamiento.  Además  se  necesita  la  regulación  de  solutos  entre  el  sistema  nervioso  y  la  sangre.  (Minagar & Alexander, 2003)  En  la  siguiente  sección  se  describe  la  estructura  encargada  de  este  proceso,  la  barrera  hematoencefálica.    

5.1 Barrera  Hematoencefálica  

La  barrera  hematoencefálica  es  una  monocapa  de  células  endoteliales  cerebrales,  vasos  sanguíneos   y   capilares   unidos   estrechamente   que   regulan   el   intercambio   de   solutos  entre   el   sistema   nervioso   central   y   el   sistema   circulatorio.   Dicho   mecanismo   de  intercambio  se  basa  en  la  presencia  de  conductos  intra  e  intercelulares  que  seleccionan  a   las  moléculas   que   la   atraviesan   o   no   de   acuerdo   a   sus   propiedades   físico-­‐químicas.  (Jouyban & Soltani, 2012)  

E  

Ilustración  5.1  El  cerebro.  

Humberto  Sánchez  de  Cima  Carrillo  

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A   finales   del   siglo   XIX,   Paul   Erlich   y   otros  científicos   hallaron   evidencia   de   una  separación  entre  el  sistema  nervioso  central  y   el   circulatorio   cuando,   al   aplicar   un   tinte  por   vía   intravenosa   observaron   que   teñía  todos   los   tejidos   del   cuerpo   humano   a  excepción   del   cerebro   y   la  médula   espinal.  Pero   cuando   se   administraba   en   los  ventrículos   cerebrales   sí   se   observaba   una  coloración.   Fue   en   1900   cuando   Lewandowsky   acuñó   el   término   de   barrera  hematoencefálica.  Él  descubrió  que  la  administración  intravenosa  de  un  neurotóxico  no  tenía  efecto  nocivo,  mientras  que  al  suministrarlo  directamente  en  el  cerebro  sí.  (Banks, 1999)  

La   permeabilidad   característica   de   la   barrera   hematoencefálica   es   sumamente  restringida,   de   forma   que   sólo   algunos   gases   (por   ejemplo   O2   o   CO2),   moléculas  lipofílicas  de  entre  400  y  600  Da  y  otras  moléculas  orgánicas  pueden  cruzar  la  barrera  a  través  de  canales  específicos  y   regulados.  Únicamente  el  agua  atraviesa  sin   restricción  alguna.   La   propiedad   de   esta   estructura   pudo   comprenderse   mejor   gracias   a   la  microscopía   electrónica   que   permitió   identificar   a   las   células   endoteliales   que   la  conformaban  y  sus  características.    

Las   características  morfológicas   y   funcionales  que  distinguen  a   las   células  endoteliales  que   forman   la   barrera  hematoencefálica   son:   la   presencia  de  uniones   estrechas   entre  ellas,  la  carencia  de  fenestraciones  (discontinuidades  en  el  citoplasma)  y  de  vesículas  de  endocitosis   intraendoteliales,   un   mayor   número   de   mitocondrias   y   la   presencia   de  láminas   basales   simples.   (Pascual-Garvi, González-Llanos, Prieto-Arribas, Cerdán, &

Ilustración  5.2  Barrera  hematoencefálica.  

Liberación  controlada  de  interferón  y  Copaxone  usando  nanopartículas  de  SiO2  y  TiO2  por  Sol-­‐Gel  

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Roda, 2004)  

De   forma   similar   a   lo   que   ocurre   en   otras   clases   de   células,   la   difusión   a   través   de   la  barrera  hematoencefálica  ocurre  vía  difusión  pasiva,  endocitosis  y  transporte  activo.  El  mecanismo   que   dirija   el   paso   de   un   compuesto   estará   determinado   por   propiedades  como   lipofilicidad,   tamaño,   ionización   y   polaridad.   Los   sistemas   de   transporte   son  específicos  hacia  las  sustancias  que  el  cerebro  requiere  pero  no  puede  sintetizar,  como  lo   son   amino   ácidos   esenciales,   vitaminas,   ácidos   grasos   libres,   glucosa,   minerales,  ácidos  nucleicos  y  electrolitos.  También  es  necesario  que  el  sistema  de   intercambio  se  encargue  de  eliminar  sustancias  tóxicas,  por  lo  que  se  necesita  un  sistema  de  transporte  de  entrada  y  salida.  (Banks, 1999)  

La  difusión  pasiva  ocurre  cuando  un  compuesto  atraviesa   la  barrera  hematoencefálica  con  facilidad.  Para  contrarrestar  la  tensión  superficial  se  necesita  aplicar  cierto  trabajo,  sin   embargo   cuando   las   moléculas   son   pequeñas   y   neutras   el   trabajo   aplicado   es  mínimo.   Este  mecanismo  de   difusión   se   divide   a   su   vez   en   un   proceso   libre   y   en   uno  facilitado.   En  el   primero   los   compuestos   se  mueven   libremente  entre   las   células   o   las  atraviesan  de  acuerdo  a  un  gradiente  de  concentración.  El  segundo  ocurre  cuando  una  molécula  (amino  ácidos,  péptidos  pequeños  y  glutatión,  por  mencionar  algunas)  se  une  a   una   proteína   específica   en   la   membrana   celular,   cambiando   su   conformación   y  abriéndose  paso  de  una  zona  de  alta  concentración  a  una  con  baja.  La  difusión  pasiva  es  característica  de  sustancias  liposolubles.  

En   la   endocitosis,   sustancias   macromoleculares   cruzan   la   barrera   hematoencefálica  usando  vesículas  celulares  como  transporte.  La  transferencia  puede  darse  a  través  de  la  activación   de   receptores   específicos   a   hormonas,   factores   de   crecimiento,   enzimas,  proteínas  plásmicas  y  moléculas  esenciales  similares.  Igualmente  puede  llevarse  a  cabo  con  base  en   interacciones  electrostáticas  entre   la  membrana  cargada  negativamente  y  sustancias  catiónicas  como  los  péptidos.  

Los   compuestos   que   no   son   capaces   de   cruzar   la   barrera   hematoencefálica   por   los  mecanismos  anteriores,  emplean  el   transporte  activo.  Este  tercer  proceso  depende  de  ciertas   proteínas   en   la   membrana   celular   conocidas   como   transportadores,   que   son  aptos   para   acarrear   un   compuesto   en   contra   del   gradiente   de   concentración   ya   sea  hacia   el   interior   o   exterior   de   la   célula.   (Jouyban & Soltani, 2012)   Algunas   de   las  sustancias  que  usan  este  mecanismo  son  la  glucosa  y  los  amino  ácidos  esenciales  que  no  pueden  ser  sintetizados  por  el  cerebro.  

Una   clase  especial   de  endocitosis   es   la  diapedesis,   y   es  el   proceso  por  el   cual   algunas  células   pueden   sobrepasar   la   barrera   hematoencefálica.   Este   mecanismo   implica   la  coordinación   entre   la   invaginación   de   la   célula   endotelial   y   la   podocitosis   de   la   célula  inmune.  Esta  última  está  mediada  por  la  presencia  de  glicoproteínas.  La  combinación  de  estos  dos  fenómenos  conlleva  al  paso  del  leucocito.  Más  adelante  se  describe  a  detalle  este   proceso,   que   es   fundamental   en   la   inducción   del   proceso   desmielinizante  característico  de  la  esclerosis  múltiple.  (Banks, 1999)  

Humberto  Sánchez  de  Cima  Carrillo  

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La  barrera  hematoencefálica  se  encarga  de  mantener  el  entorno  apropiado  para  que  las  neuronas   funcionen   correctamente.   Sin   embargo,   esta   protección   representa   un  obstáculo   para   el   tratamiento   de   enfermedades   originadas   en   el   sistema   nervioso  central,  ya  que  el  fármaco  es  incapaz  de  cruzar  la  barrera.  (National Institutes of Health, 2010)   Es   por   dicha   situación   que   actualmente   se   estudian   diferentes   enfoques   para  distribuir   efectivamente   los   medicamentos,   siendo   los   más   relevantes   los   enfoques  invasivos,  farmacológicos  y  fisiológicos.    

El   enfoque   invasivo   ocupa   técnicas   que   utilizan   infusiones   intracerebro-­‐ventriculares,  liberación  por  convección  y  polímeros  o  microchips  implantados  en  el  sistema  nervioso  central.   En   la   infusión   intracerebro-­‐ventricular,   el   fármaco   se   libera   cerca   de   los  ventrículos  y  eventualmente  se  distribuye.  Sin  embargo,  no  es  un  método  eficiente  si  el  objetivo   no   está   en   las   proximidades   de   los   ventrículos   (1-­‐2   mm).   La   liberación   por  convección,   por  otra  parte,   consiste   en   la   inserción  de  un   catéter   a   través  del   cual   se  bombea  el  fármaco.  A  diferencia  del  primer  enfoque,  se  ha  demostrado  que  se  pueden  liberar  proteínas  de  alto  peso  molecular  a  hasta  2  cm  del  sitio  de  inyección  después  de  2  horas   de   infusión.   Este   es   un   método   efectivo,   pero   requiere   que   la   localización   del  catéter   sea  precisa.  El  uso  de   implantes  es  una  alternativa  eficiente  en   tratamientos  a  largo   plazo.   (Gabathuler, 2010)   Ejemplo   de   esto   es   lo   reportado   por   Fung,   cuyos  estudios   en   primates   demostraron   la   presencia   de   altas   concentraciones   de   fármaco  (0.5–3.5   mM   para   carmustina,   0.2–1   mM   para   paclitaxel)   a   3   mm   del   implante   y  concentraciones  un  poco  menores  (0.4  μM  para  carmustina,  0.6  μM  para  paclitaxel)  a  5  cm,  después  de  un  mes.  (Fung, et al., 1998)  

El  enfoque  farmacológico  se  centra  en  la  modificación  de  las  propiedades  fisicoquímicas  del   fármaco   mediante   técnicas   de   química   medicinal.   Lo   que   se   busca   es   adecuar   la  estructura   molecular   de   forma   que   asemejen   a   la   de   las   moléculas   que   se   difunden  libremente   en   términos   de   peso   molecular,   carga   y   lipofilicidad.   Algunas   de   las  transformaciones   más   comunes   son   la   reducción   del   número   de   grupos   polares   y   la  adición  de   fragmentos   lipídicos.   Paralelamente,   se   ha   estudiado   la   nanoencapsulación  de  fármacos  en  micelas  poliméricas.  

En  último  lugar,  el  enfoque  fisiológico  toma  ventaja  de  los  receptores  específicos  de  la  membrana   endotelial   (a   glucosa,   insulina,   hormona   de   crecimiento,   entre   otras).   Los  factores   que   se   deben   considerar   son:   la   cinética   de   transporte   de   la   molécula  fisiológica,  los  requerimientos  estructurales  de  unión  del  transportador,  que  el  fármaco  pueda  unirse  sin  perder  su  actividad  y  que  más  allá  de  la  unión,  pueda  haber  un  acarreo  a  través  de  la  barrera  hematoencefálica.  (Gabathuler, 2010)  

Como   se   ha   revisado   hasta   este   punto,   la   barrera   hematoencefálica   es   un   elemento  fundamental  para  el   cerebro  al  actuar  como  un   filtro  de  entrada  y   salida   selectivo.  Su  principal  función  es  proteger  y  regular  el  ambiente  donde  se  encuentran  las  células  del  sistema  nervioso.  En  la  siguiente  sección  se  describe  a  la  neurona  de  forma  general,  su  estructura,  funcionamiento  e  importancia.  

 

Liberación  controlada  de  interferón  y  Copaxone  usando  nanopartículas  de  SiO2  y  TiO2  por  Sol-­‐Gel  

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5.2 La  Neurona  

Las   neuronas   son   células  especializadas   para   transmitir  “mensajes”   a   través   de   un   proceso  electroquímico   y   aunque   tienen   una  función   en   común,   presentan  diferentes  formas  y  tamaños.  Mientras  que   los   cuerpos   celulares   de   algunas  miden   alrededor   de   1   µm,   otros  pueden   llegar   a   medir   hasta   100   µm.  (Stufflebeam, 2008)  

Las   neuronas   se   dividen   en   tres  categorías   de   acuerdo   a   la   dirección   en   la   que   las   señales   se   propagan.   Las   neuronas  sensoras   o   aferentes   comunican   a   los   órganos   sensoriales   con   el   cerebro  proporcionando  los  sentidos  del  tacto,  vista,  oído,  gusto  y  olfato.  Las  neuronas  motoras  o   eferentes   controlan   la   actividad   muscular   y   glandular,   es   decir,   envían   señales   del  cerebro  hacia  diferentes  partes  del  cuerpo.  La  tercera  clase  incluye  a  las  que  se  conocen  como  interneuronas  y  se  encargan  de  la  comunicación  entre  las  dos  clases  de  neuronas  anteriores.  (Hall, 1998)  

5.2.1 Estructura  de  la  neurona  

Las   neuronas   poseen   cuatro  regiones   definidas:   el   cuerpo  celular   o   soma,   los   axones,   sus  terminaciones  y  las  dendritas.  En  la  siguiente   imagen   se   muestra   el  esquema  de  una  neurona  típica.    

El   cuerpo   celular   o   soma   controla  la  actividad  celular  y  actúa  como  el  centro   metabólico,   sintetizando   proteínas,   neurotransmisores   y   otras   moléculas  necesarias.   Los   somas   componen   a   lo   que   se   conoce   como   sustancia   gris.   De   forma  similar  a  las  células  comunes,  el  cuerpo  celular  cuenta  con  núcleo,  citoplasma,  aparato  de  Golgi,  mitocondrias,  microtúbulos  y  lisosomas.  (Matamala, 2011)  

Las  dendritas  son  fibras  que  se  extienden  del  cuerpo  celular  y  actúan  como  receptores  de  las  señales  químicas  provenientes  de  otras  neuronas.  Aumentan  el  área  superficial  de  la   neurona   y   por   tanto,   su   capacidad   de   recepción.   En   contraste,   los   axones   actúan  como  transmisores;  pueden  llegar  a  medir  hasta  1  m  de  largo.  Algunos  están  cubiertos  por  vainas  de  mielina,  un  material  lipídico  y  aislante  cuya  función  es  acelerar  las  señales  eléctricas.    

Ilustración  5.3  La  neurona.  

Ilustración  5.4  Estructura  de  la  neurona.  

Humberto  Sánchez  de  Cima  Carrillo  

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En  el  extremo  de  los  axones  se  encuentran  las  terminales  presinápticas.  Estas  pequeñas  ramificaciones  se  encuentran  en  proximidad  con  las  dendritas  de  otra  neurona.  El  sitio  donde   las   terminales   presinápticas   terminan   se   conoce   como   sinapsis.   Estos   espacios  interneuronales   no   son   conexiones   físicas   como   tampoco   son   estáticas.   Una   neurona  promedio   forma  aproximadamente  1000  sinapsis,   cada  una  surge  en  respuesta  a  cada  nueva  experiencia  y  son  la  base  del  aprendizaje.  (National Institutes of Health, 2010)  

5.2.2 Comunicación  neuronal  

Para   poder   cumplir   con   la   función   general   del   sistema   nervioso,   las   neuronas   poseen  capacidades   de   comunicación   intra   e   intercelular.   En   primer   lugar,   para   enviar  información  de  una  parte  de  la  célula  a  otra  se  genera  una  señal  del  tipo  eléctrica.  Este  proceso  se  conoce  como  mecanismo  de  conducción.  En  segundo  lugar,  para  transmitir  la  información  a  otra  neurona,  dicha  señal  eléctrica  se  transforma  en  una  química.  En  este  caso  se  habla  de  un  mecanismo  de  neurotransmisión.  (Stufflebeam, 2008)  

5.2.2.1 Mecanismo  de  conducción  

Cuando  una  neurona  se  estimula,  un  potencial  de  acción  (la  señal  eléctrica)  se  genera  en  una  región  del   axón   cercana   al   cuerpo   celular   y   viaja   en  dirección   a   las   terminales   presinápticas.   Dicho  potencial   permite   a   la   señal   viajar   rápidamente,  pues   dura   menos   de   2   ms.   Al   igual   que   otras  células,   la   neurona   presenta   un   potencial   de  membrana  originado  por  una  diferencia  en  la  concentración  de  iones  dentro  y  fuera  de  la  estructura.  En  el  ser  humano,  este  potencial  de  membrana  se  encuentra  entre  -­‐40  mV  y   -­‐80   mV,   en   condiciones   de   reposo.   Cuando   el   potencial   está   en   reposo,   la  concentración  de   iones  Na+   es  menor   en   el   interior   de   la   neurona   y   la   de   iones   K+   es  mayor.  (National Institutes of Health, 2010)  

Cuando   un   estímulo   genera   el   intercambio   de  aniones   Cl-­‐   y   cationes   K+   y   Na+   a   través   de   la  membrana   neuronal,   el   potencial   se   altera  creando   un   cambio   eléctrico   o   el   potencial   de  acción.  El  potencial  de  acción  resulta  del  cambio  en   la   permeabilidad   de   la  membrana   y   existen  dos   tipos.   Cuando   el   interior   de   la   neurona   se  vuelve   más   negativo   se   conoce   como  hiperpolarización.   En   el   caso   contrario   se  observa  una  despolarización.  

El   canal   de   Na+-­‐K+   recupera   el   balance   normal  de  los  iones  en  la  región  afectada.  Sin  embargo,  el   cambio  momentáneo   produce   una   variación  similar   en   la   sección   adyacente,  misma   que   se  

Ilustración  5.5  Axón  en  reposo.  

Ilustración  5.6  Potencial  de  Acción.  

Ilustración  5.7  Propagación  del  potencial.  

Liberación  controlada  de  interferón  y  Copaxone  usando  nanopartículas  de  SiO2  y  TiO2  por  Sol-­‐Gel  

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va  propagando  hacia  las  terminales  presinápticas.  (Córdoba García, 2005)  

La  generación  de  un  potencial  de  acción  es  a   lo  que   se   le   conoce  como  un   fenómeno  todo  o  nada.  Es  decir,   los  potenciales   tienen   igual  amplitud  y  duración  sin   importar  el  estímulo,   siempre   y   cuando   rebase   cierto   umbral.   Lo   que   permite   a   una   neurona  responder   a   un   estímulo  determinado   se   relaciona   con  el   número   y   frecuencia   de   los  potenciales  de  acción.  (National Institutes of Health, 2010)  

5.2.2.2 Mecanismo  de  neurotransmisión  

El  mecanismo  de  neurotransmisión  o  de  transmisión  sináptica  ocurre  por  el  movimiento  de  señales  químicas  o  eléctricas  a  través  de  una  sinapsis.  La  sinapsis  está  compuesta  por  tres   elementos   primordiales.   El   primero   es   la   superficie   presináptica   o   las   llamadas  terminales  axónicas  donde  se  localizan  unas  vesículas  que  contienen  neurotransmisores.  En  segundo  lugar  se  encuentra  el  espacio  sináptico,  una  zona  de  aproximadamente  200  Å   de   espesor   que   separa   a   las   terminales   axónicas   de   las   dendritas   receptoras.   Este  tercer  elemento,  la  superficie  postsináptica,  cuenta  con  canales  iónicos  que  permiten  el  paso   de   los   neurotransmisores   y   con   ellos   la   propagación   del   impulso.   (Hall, 1998)  Ejemplo  de  este  mecanismo  son  las  fibras  musculares,  donde  los  mioblastos  se  fusionan  para  que  el  potencial  de  acción  viaje  con  mayor  rapidez.  Finalmente  la  sinapsis  química  es  la  que  predomina.  En  ella  un  intermediario  químico,  un  neurotransmisor,  se  libera  a  través  de  la  membrana  presináptica  y  es  identificado  por  los  receptores  de  la  superficie  postsináptica.  (Harvard University)    

Al   llegar   a   las   terminales   axónicas,   el   potencial   de   acción   provoca   la   liberación   de  neurotransmisores   específicos   almacenados   en   las   vesículas   sinápticas.   La  despolarización  abre   los  canales   iónicos  de  Ca2+  permitiendo   la  entrada  de  este  catión  hacia   el   interior   de   la   neurona.   El   Ca2+   se   une   a   la  membrana  de   las   vesículas,   lo   que  provoca  su  ruptura  y  la  subsecuente  liberación  del  neurotransmisor.  Este  compuesto  se  difunde   a   través  del   espacio   sináptico   y   se   fijan   en   los   receptores  de   las   dendritas   de  otra  neurona.    

Los   neurotransmisores   activan   la   apertura   de  canales   iónicos   generando   un   potencial  postsináptico   y   con   él   un   nuevo   impulso  nervioso,  la  contracción  muscular  o  la  secreción  de   alguna   sustancia.   En   términos   generales   se  puede  decir  que   los  neurotransmisores  pueden  crear   dos   clases   de   potencial   postsináptico,  excitatorio   (EPSP)   o   inhibitorio   (IPSP).   Si   se  produce   una   despolarización   se   habla   de   un  EPSP,   mientras   que   si   se   trata   de   una  hiperpolarización   corresponde   a   un   IPSP.  (Macalester College)  

Ilustración  5.8  Mecanismo  de  neurotransmisión.  

Humberto  Sánchez  de  Cima  Carrillo  

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El   ion   Ca2+   juega   un   papel   importante   en   la   comunicación   intracelular   que   a   su   vez  regula   procesos   fisiológicos.   De   forma   general,   las   funciones   del   catión   se   deben   a   la  diferencia   en   las   concentraciones   extracelulares   y   citoplasmáticas.   Mientras   que   la  primera  está  en  el  orden  de  mM,   la  segunda  es  de  aproximadamente  100  nM.  Dentro  del   líquido  cefalorraquídeo  lo  encontramos  en  el  rango  de  entre  2.0  y  3.0  meq/L  (1.0  -­‐  1.5  mmol/L).  (Torres Morera, 2001)  

El   ion   calcio   no   sólo   controla   la   liberación   de   neurotransmisores,   como   se   indico  anteriormente.   Se   ha   reportado   que   el   Ca2+   es   mensajero   en   la   proliferación   de  neuronas  y  células  gliales.  Después  de  la  neurogénesis,  las  neuronas  deben  migrar  hacia  el   sitio  que   les   corresponde  y  es  el   ion   calcio  el  que   funge   como  señalizador.  Además  participa    en  la  expresión  de  genes  neuronales  y  en  la  plasticidad  sináptica.  (León Iza & Zarain Herzberg, 2010)  

Desde   la   década   de   1980   existe   una   hipótesis   que   propone   que   la   decadencia   en   las  funciones  cognitivas  en   función  del  envejecimiento  esta  causada  por  una   irregularidad  en   la   homeostasis   de   Ca2+.   El   resultado   sería   un   incremento   en   la   concentración  intracelular  y  por  tanto  la  pérdida  neuronal.  Igualmente  se  ha  vinculado  una  deficiencia  de   calcio   con   la   transmisión   de   mensajes   intraneuronales   espontáneos.   Aún   no   se  conocen  con  precisión  las  funciones  que  desempeña  este  catión,  es  por  esto  que  es  un  área  latente  de  estudio  e  interés.  (Toescu & Verkhratsky, 2007)  

5.2.3 Importancia  de  la  mielina  

Como  se  sabe,  el  sistema  nervioso  está   formado  por  materia  blanca  y  materia  gris.  En  particular,  la  materia  blanca  se  compone  de  axones  mielinizados,  células  gliales  y  vasos  sanguíneos,   siendo   la   mielina   el   elemento   más   abundante.   Las   vainas   de   mielina  forman   cerca   del   50%   de   la   masa   total   y   es   la   principal   diferencia   química   entre   la  materia  blanca  y  la  gris.  (Brockes, 1982)  

Como   se   mencionó   anteriormente,   la   mielina   es  una   membrana   modificada   que   recubre  espiralmente  algunos  axones.  Además  es  parte  de  las   células   Schwann   en   el   sistema   nervioso  periférico  y  de  los  oligodentrocitros  en  el  sistema  nervioso   central.   La   vaina   se   presenta   en   forma  de   segmentos   periódicos   o   internodos,   donde  cada  uno   se  origina  de  una   célula   independiente  (células   Schwann   u   oligodendrocito).   Las  secciones  del  axón  descubiertas  son  los  nodos  de  Ranvier   (Zarco, 2014)   y   son   fundamentales  en  el  funcionamiento  de  la  neurona.    

Alrededor   del   40%   de   la  mielina   in   situ   es   agua.  Sin   embargo,   la   masa   seca   consta   de   entre   70   y   85%   de   lípidos   y   de   15   a   30%   de  proteínas.   Con   base   en   estudios   de   microscopía   electrónica,   la   vaina   de   mielina   se  

Ilustración  5.9  Vaina  de  mielina  de  un  perro  adulto.  

Liberación  controlada  de  interferón  y  Copaxone  usando  nanopartículas  de  SiO2  y  TiO2  por  Sol-­‐Gel  

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observa   como   un   patrón   de   líneas   oscuras   y   claras   alternadas,   proteínas   y   lípidos  respectivamente.  La   imagen  a   la   izquierda,  por  ejemplo,  muestra  una  fibra  mielinizada  del  sistema  nervioso  central,  específicamente  de  la  médula  espinal,  de  un  perro  adulto.  (Quarles & Morell, 2006)  

La   vaina   de  mielina,   juega  un  papel   fundamental   en   el  mecanismo  de   conducción,   en  particular   los   nodos   de   Ranvier   (Zarco, 2014).   Estos   segmentos   sin   recubrir   permiten  que   los   canales   de   Na+   y   K+   en   el   axón   queden   expuestos   al   espacio   intersticial.   La  mielina  actúa  como  aislante  y  es  esta  propiedad  la  que  facilita  el  proceso  de  conducción.  En  las  fibras  sin  esta  estructura,  el  potencial  de  acción  se  propaga  a  través  de  secciones  adyacentes   a   lo   largo   del   axón.   Esto   no   sucede   en   las   fibras  mielinizadas.   En   ellas   la  polarización   se   transmite   hacia   el   siguiente   nodo   de   Ranvier   1  mm   (1   x   106  nm)  más  adelante,   pues   el   imposible   para   la  mielina   polarizarse.  Así   es   como  el  mecanismo  de  conducción  se  agiliza  conservando  energía.  (Barkovich, 2000)  

   

 

 

 

 

 

 

 

 

Ilustración  5.10  Mecanismo  de  conducción  sin  mielina.  

Ilustración  5.11  Mecanismo  de  conducción  con  mielina.