Reveladas por primera vez las vías de eliminación de residuos en el cerebro

Un estudio de la OHSU utiliza imágenes de pacientes de neurocirugía para mostrar cómo el sistema glinfático del cerebro elimina los desechos.

Publicado originalmente por Erik Robinson, el 7 de octubre 2024, en Portland, Oregón

 

Erin Yamamoto, doctora en Medicina, y Juan Piantino, doctor en Medicina, se encuentran entre los coautores de un nuevo estudio de la Universidad de Salud y Ciencias de Oregón que utilizó imágenes de pacientes de neurocirugía para revelar definitivamente la existencia de vías de eliminación de residuos en el cerebro humano conocidas como sistema glinfático. (OHSU/Christine Torres Hicks)

Los científicos han teorizado durante mucho tiempo sobre la existencia de una red de vías en el cerebro que se cree que eliminan las proteínas metabólicas que, de otro modo, se acumularían y podrían provocar Alzheimer y otras formas de demencia. Sin embargo, hasta ahora no se había revelado de forma concluyente en las personas.

Un nuevo estudio en el que han participado cinco pacientes sometidos a cirugía cerebral en la Oregon Health & Science University proporciona por primera vez imágenes de esta red de espacios perivasculares -estructuras llenas de líquido a lo largo de arterias y venas- dentro del cerebro.

En declaraciones del Dr. Juan Piantino (OHSU), «Nadie lo había demostrado hasta ahora», afirma el Dr. Juan Piantino, profesor asociado de Pediatría (Neurología) en la Facultad de Medicina de la OHSU y miembro de la Sección de Neurociencia del Instituto de Investigación Pediátrica de la Familia Papé de la OHSU. «Yo mismo siempre fui escéptico al respecto, y todavía hay muchos escépticos que siguen sin creerlo. Por eso este hallazgo es tan extraordinario».

Los resultados se han publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

El estudio combinó la inyección de un agente de contraste inerte con un tipo especial de resonancia magnética para discernir el líquido cefalorraquídeo que fluye por distintas vías del cerebro 12, 24 y 48 horas después de la intervención. Al revelar definitivamente la presencia de un sistema eficaz de eliminación de residuos en el cerebro humano, el nuevo estudio apoya la promoción de medidas de estilo de vida y medicamentos que ya se están desarrollando para mantenerlo y mejorarlo.

«Esto demuestra que el líquido cefalorraquídeo no entra en el cerebro al azar, como si pusiéramos una esponja en un cubo de agua», afirma Piantino. «Pasa por estos canales».

Hace más de una década, científicos de la Universidad de Rochester propusieron por primera vez la existencia de una red de vías de eliminación de residuos en el cerebro similar al sistema linfático del cuerpo, parte del sistema inmunitario. Esos investigadores lo confirmaron con imágenes en tiempo real del cerebro de ratones vivos. Debido a su dependencia de las células gliales del cerebro, acuñaron el término «sistema glinfático» para describirlo.

 Sin embargo, los científicos aún tenían que confirmar la existencia del sistema glinfático en personasmediante imágenes.

Vías reveladas en pacientes

El nuevo estudio examinó a cinco pacientes de la OHSU que se sometieron a neurocirugía para extirpar tumores en sus cerebros entre 2020 y 2023. En cada caso, los pacientes dieron su consentimiento para que se les inyectara un agente de contraste inerte a base de gadolinio a través de un drenaje lumbar utilizado como parte del procedimiento quirúrgico normal para la extirpación del tumor. El trazador sería transportado con el líquido cefalorraquídeo hasta el cerebro.

Posteriormente, cada paciente se sometía a una resonancia magnética, o IRM, en distintos momentos para rastrear la difusión del líquido cefalorraquídeo.

En lugar de difundirse uniformemente por el tejido cerebral, las imágenes revelaron que el líquido se desplazaba por vías, a través de espacios perivasculares en canales claramente definidos. Los investigadores documentaron el hallazgo con un tipo específico de IRM conocido como recuperación de inversión atenuada por fluidos, o FLAIR. Este tipo de imagen se utiliza a veces tras la extirpación de tumores cerebrales. Resulta que también reveló el trazador de gadolinio en el cerebro, mientras que las secuencias de RM estándar no lo hicieron.

«Ésa fue la clave», afirma Piantino.

Dra. Erin Yamamoto (OHSU)

«En realidad se pueden ver los espacios perivasculares oscuros del cerebro que se vuelven brillantes», dijo la coautora principal Erin Yamamoto, M.D., residente de cirugía neurológica en la Facultad de Medicina de la OHSU. «Era bastante similar a las imágenes que el grupo de Rochester mostró en ratones».

Eliminación de residuos del cerebro

Los científicos creen que esta red de vías limpia eficazmente el cerebro de los residuos metabólicos generados por su intenso trabajo energético. Entre los desechos se encuentran proteínas como la amiloide y la tau, que se ha demostrado que forman grumos y ovillos en las imágenes cerebrales de pacientes con Alzheimer.

Las nuevas investigaciones sugieren medicamentos que pueden ser útiles, pero gran parte de la atención en torno al sistema glinfático ha girado alrededor de medidas basadas en el estilo de vida para mejorar la calidad del sueño, como mantener un horario de sueño regular, establecer una rutina relajante y evitar las pantallas en el dormitorio antes de acostarse. Especialmente por la noche, durante el sueño profundo, los investigadores creen que un sistema glinfático que funcione bien transporta eficazmente las proteínas de desecho hacia las venas que salen del cerebro.

«La gente pensaba que estos espacios perivasculares eran importantes, pero nunca se había demostrado», dijo Piantino. «Ahora sí».

Los autores dieron crédito al fallecido Justin Cetas, M.D., Ph.D., quien inició el estudio como neurocirujano de OHSU antes de dejar la universidad para convertirse en presidente de cirugía neurológica en su alma mater, el Centro de Ciencias de la Salud de la Universidad de Arizona en Tucson. Murió en un accidente de moto en 2022.

Además de Piantino y Yamamoto, los autores incluyeron al coautor principal Jacob H. Bagley, M.D., de OHSU y Aurora St. Luke's Medical Center en Milwaukee; y los coautores Mathew Geltzeiler, M.D., profesor asociado de otorrinolaringología (cirugía de cabeza y cuello) en la Facultad de Medicina de OHSU; Olabisi R. Sanusi, M.D., catedrático adjunto de cirugía neurológica de la Facultad de Medicina de la OHSU; Aclan Dogan, catedrático de cirugía neurológica (base de cráneo y cerebrovascular) de la Facultad de Medicina de la OHSU; y Jesse J. Liu, catedrático adjunto de cirugía neurológica (base de cráneo y cerebrovascular) de la Facultad de Medicina de la OHSU.

La investigación contó con el apoyo de una beca de la Fundación de Investigación Médica de Oregón para Investigadores Clínicos Tempranos, la Sociedad Norteamericana de Base de Cráneo y las becas K23HL150217 y R21HL167077 del Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre de los Institutos Nacionales de la Salud. El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa necesariamente la opinión oficial de los NIH.

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