Autores
Irving Hipólito Ruíz Ruíz
Estudiante del Doctorado en Investigaciones Cerebrales, Instituto de Investigaciones Cerebrales, Universidad Veracruzana, Xalapa, Veracruz
María del Leonor López Meraz
Instituto de Investigaciones Cerebrales, Universidad Veracruzana, Xalapa, Veracruz
Angel Alberto Puig-Lagunes
Facultad de Medicina, Campus Minatitlán, Universidad Veracruzana, Xalapa, Veracruz
Contacto: anpuig@uv.mx
Imaginemos a nuestro cerebro como una “gran ciudad”. Sus autopistas y carreteras (que representan a los vasos sanguíneos) permiten el tráfico de elementos necesarios para que la ciudad pueda distribuir, a lo largo y ancho de su territorio, alimentos y energía para su población (figura 1). Uno de los habitantes más importantes de esta ciudad son las neuronas, que desarrollan un sistema de cableado que regula la actividad de la ciudad, a través del envío de mensajeros rápidos y específicos de cada señal, es decir, los neurotransmisores. Este cableado cuenta con puntos de regulación representados por los canales iónicos, similares a puertas que permiten que los iones fluyan y garantizan el paso de información continua dentro y fuera de la “gran ciudad”. Sin embargo, con el tiempo, y dependiendo del estilo de vida, así como la manifestación de algunas enfermedades, estos sistemas comienzan a deteriorarse, generando deficiencias en las vías de comunicación y ocasionando fallos en la gran ciudad [1].
Figura 1. Mapa de las principales vialidades hacia la “gran ciudad”. El esquema representa el Polígono de Willis como un sistema de carreteras, donde el flujo sanguíneo se asemeja al tráfico vehicular que transporta oxígeno y nutrientes hacia las neuronas. Se identifican: ACA (arteria cerebral anterior), AComA (arteria comunicante anterior), ICA (arteria carótida interna), PComA (arteria comunicante posterior), PCA (arteria cerebral posterior) y BA (arteria basilar).
Entonces ocurre algo inesperado: un apagón en la gran ciudad derivado de una falta de suministro de energía. Eso es un infarto cerebral isquémico, ocasionado por el bloqueo del flujo de sangre y oxígeno que mantiene en correcto funcionamiento a las neuronas. Las luces se apagan y una parte de la ciudad queda en completo silencio. Lo preocupante es el tiempo en que tarda en restablecerse el suministro de energía y que, cuando esta regresa, los puntos de regulación (canales iónicos) pueden descontrolarse, abriendo o cerrándose de forma errática, y los cables pueden cruzarse (neuronas) y generar un “cortocircuito”. En términos médicos, un “cortocircuito” representa una sobrecarga de la actividad eléctrica que puede dar lugar a crisis epilépticas. Esa inestabilidad es lo que conocemos como epilepsia post-infarto cerebral, una complicación que se desarrolla con mayor frecuencia en hombres mayores de 65 años que han sufrido un infarto cerebral [2](Figura 2).
Figura 2. El cortocircuito. La imagen ilustra cómo, tras el daño provocado por el “apagón”, el cableado (neuronas) se reorganiza de forma anormal. Estos cruces erráticos generan una sobrecarga eléctrica descontrolada que puede dar origen a la epilepsia.
El origen de la epilepsia post-infarto cerebral (EPIC)
La EPIC surge derivado de la ausencia del suministro de oxígeno y nutrientes (por un bloqueo de algún vaso sanguíneo) que causa un daño tan grave que promueve la muerte de las neuronas de la zona, dejando un apagón permanente en una colonia de la gran ciudad. En este estado desfavorable, el cerebro intenta reconectarse, pero genera circuitos desordenados. Además, las centrales energéticas de las células, las mitocondrias, se debilitan, y los equipos de rescate (células como la microglía y los astrocitos) al intentar reparar el sistema dañado, bloquean las calles y provocan un tráfico caótico (neuro inflamación y vasoconstricción) [3].
Estos eventos desafortunados, sumados a un exceso de señales excitantes como el glutamato, el mensajero principal de “encendido” del cerebro, provocan una “sobrecarga” eléctrica. Estos eventos hacen a la gran ciudad más vulnerable a que pequeñas chispas puedan propagarse y dar lugar a un cortocircuito, lo que conocemos como convulsiones.
Comprender cómo un infarto cerebral puede desencadenar este “cortocircuito” es fundamental para estudiar los cambios que ocurren en el cerebro adulto. Entender esta diferencia es crucial para los médicos, pues les permite distinguir entre una reacción pasajera y un pronóstico adverso, ayudando así a identificar a los pacientes con mayor vulnerabilidad y abrir caminos hacia estrategias de prevención y tratamiento. Esto abre la puerta para el desarrollo de estrategias que tengan como objetivo proteger a la “gran ciudad” de futuros “cortocircuitos”.
Generando el “apagón” en el laboratorio
Para el estudio de las enfermedades humana, los científicos han recurrido a modelos animales (principalmente con ratas y ratones), que comparten características similares con el sistema nervioso humano. Gracias a ello, en el laboratorio se replica de manera controlada fenómenos complejos, como el daño cerebral tras un infarto cerebral, y entender cómo este puede desencadenar descargas eléctricas desordenadas que dan lugar a la epilepsia.
El modelo experimental de oclusión, o bloqueo, de la arteria cerebral media, una autopista principal encargada del transporte de oxígeno y nutrientes vitales al cerebro, es uno de los procedimientos más utilizados para estudiar el infarto cerebral isquémico. En este procedimiento, los científicos introducen un hilo muy fino por la arteria carótida del cuello hasta llegar al interior del cerebro. Una vez en posición, este hilo bloquea el flujo de sangre hacia la arteria cerebral media y las zonas siguientes [4].
Sería similar a que un enorme tren intente entrar por una calle angosta del centro de la ciudad con las vías rotas: el bloqueo resultante impide el paso del resto de los vehículos, interrumpiendo así el transporte de mercancías y mensajes esenciales, lo que deja a varias zonas de la gran ciudad completamente sin suministros, provocando así el temido apagón.
Otros modelos experimentales del infarto cerebral simulan un Mega Apagón, conocidos como modelos de isquemia global. Esto se logra mediante el bloqueo (o ligadura) de las arterias carótidas. Estas arterias funcionan como auténticas superautopistas que salen justo después del corazón (desde la aorta) hasta el cerebro. Alternativamente, existe el modelo de oclusión de cuatro vasos, donde además de bloquear las dos carótidas comunes, se bloquea el flujo en las dos arterias vertebrales [4].
Por otro lado, el Modelo Fototrombótico, genera un bloqueo controlado mediante la formación de un trombo compuesto de vehículos pequeños (plaquetas) y cemento (fibrina), que se endurece mediante un “reflector”, creando un atascon preciso y reproducible. Para lograr esta mezcla, se usa una doble activación: se inyecta un colorante sensible a la luz y trombina. Después, se ilumina con un láser la arteria cerebral media, lo que induce coagulación local y produce un bloqueo vascular preciso [5].
Del “apagón” al “cortocircuito”
Resulta crucial entender que la inducción por sí sola de los modelos antes mencionados no genera la epilepsia, o cortocircuito, de manera inmediata. El objetivo de simular un apagón es crear la lesión inicial, el área de daño permanente, y la vulnerabilidad dentro de la «gran ciudad» que, con el tiempo, puede llevar a la generación del cortocircuito.
El daño silencioso comienza cuando el apagón ocurre. Aunque los equipos de rescate (células como la microglía y los astrocitos) logren limitar la colonia dañada, esta difícilmente regresará a la normalidad. En este punto, el tejido cerebral comienza a experimentar un proceso conocido como epileptogénesis, el cual es el camino lento y silencioso a la catástrofe del cortocircuito [2].
La inestabilidad se potencia por múltiples factores. El primer factor es la fuga de la aduana. El apagón puede romper la Barrera Hematoencefálica, que funciona como la aduana de la gran ciudad. Esta disfunción permite que componentes de la sangre se filtren, incluyendo un contaminante (albúmina). Al acumularse, este contaminante dificulta la acción de los equipos de rescate para retirar el glutamato, lo que inunda el sistema y prepara el terreno para el cortocircuito [2].
Al mismo tiempo, el cableado que no sufrió ningún daño en el borde del apagón (la zona de penumbra) intenta establecer nuevas conexiones, pero estas conexiones suelen ser anormales o excesivamente sensibles, un fenómeno llamado plasticidad mal adaptada [2].
Finalmente, la escasez de suministros y el daño provoca oxidación (estrés oxidativo) en el cableado. Está corrosión conduce a un problema eléctrico, donde el dominio de los mensajeros como el glutamato, sumado a que los mensajeros que apagan la actividad (GABA) se debilitan, y al desajuste de las cargas eléctricas (como el potasio y el calcio), disminuye la resistencia del cableado. Esto significa que se necesita una chispa mucho menor para que se dispare el cortocircuito [2].
Así, todos estos factores convergen para convertir la interrupción inicial del tráfico en el establecimiento de un cortocircuito permanente, conocido clínicamente como epilepsia.
¿Y todo esto, para qué me sirve?
Hemos viajado a través de la «ciudad cerebral», observando cómo sus autopistas y su cableado colapsan ante el «apagón» (infarto) y se convierten en un «cortocircuito» (epilepsia). Esta amenaza no es el final de la historia.
Las verdaderas conclusiones trascienden los estudios de laboratorio, centrándose en la esperanza que generan los modelos experimentales. Estos esfuerzos nos permiten comprender la EPIC en profundidad, ofreciendo herramientas valiosas para anticipar y prevenir futuros cortocircuitos. La batalla se enfoca ahora en identificar «brigadas preventivas» o «interruptores de seguridad» que neutralicen la vulnerabilidad neuronal y protejan la «gran ciudad» del alto riesgo que persiste después de un apagón.
Referencias
[1] Galovic M, Ferreira-Atuesta C, Abraira L, Döhler N, Sinka L, Brigo F, et al. Seizures and epilepsy after stroke: epidemiology, biomarkers and management. Drugs Aging. 2021;38(4):285–299.
[2] Freiman S, Hauser WA, Rider F, Gulyaeva N, Guekht A. Epilepsia post-ictus: de predictores clínicos a posibles mecanismos. Epilepsy Res. 2024;199:107282.
[3] Tanaka T, Ihara M, Fukuma K, Mishra NK, Koepp MJ, Guekht A, et al. Pathophysiology, diagnosis, prognosis, and prevention of poststroke epilepsy. Neurology. 2024;102(11).
[4] Li Y, Tan L, Yang C, He L, Liu L, Deng B, et al. Distinctions between the Koizumi and Zea Longa methods for middle cerebral artery occlusion (MCAO) model: a systematic review and meta-analysis of rodent data. Sci Rep. 2023;13(1):10247.
[5] Sun YY, Kuo YM, Chen HR, Short-Miller JC, Smucker MR, Kuan CY. A murine photothrombotic stroke model with an increased fibrin content and improved responses to tPA-lytic treatment. Blood Adv. 2020;4(7):1222–1231.
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