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COMPENDIO
Título del Proyecto
Dolor neuropático trigeminal y neuralgia del trigémino.
Estudio de mecanismos fisiopatológicos en modelos animales de constricción crónica y de
lesión ganglionar
Grupo investigador
Carlos Avendaño (Director –I.P.- del Proyecto): Doctor en Medicina por la Universidad
Autónoma de Madrid en 1977, y Catedrático de Anatomía y Neurociencia en la misma
Universidad.
Alfonso Lagares: Neurocirujano Adjunto del Hospital 12 de Octubre, y Doctor en
Neurociencia por la Universidad Autónoma de Madrid en 2004.
Pedro E. Bermejo: Licenciado en Medicina por la Universidad Autónoma de Madrid en 2002,
Especialista en Neurología en 2006, está finalizando su Tesis Doctoral bajo la dirección del I.P.
de este proyecto.
B. Yasmina Martín: Licenciada en Biología por la Universidad Autónoma de Madrid, está
realizando actualmente su Tesis Doctoral bajo la dirección del IP de este proyecto.
Rodrigo Guadián: Técnico Superior de Laboratorio en la especialidad de Anatomía
Patológica.
Presentación y justificación general
El dolor crónico es un problema sociosanitario de primer orden, siendo la causa más
frecuente de consulta médica en la gran mayoría de países desarrollados. Solo la migraña,
dentro de todas los trastornos dolorosos crónicos, constituye en Europa la segunda patología
neurológica o psiquiátrica (después de la ansiedad) en número de casos. El coste del dolor
crónico es muy alto, tanto en lo relacionado con su diagnóstico y tratamiento, como el derivado
de la pérdida de productividad y/o trabajo de las personas que lo sufren. En España se ha
calculado que este coste superó en el año 2000 los 3.000 millones de euros (fuente: Rev. Esp.
Econ. Salud, Nov-Dic 2003; 2:5). Datos más recientes, no obstante, indican que ese coste es
aún más alto, situándose entre el 2,2% y el 2,8% del PIB en los países industrializados, lo que
supondría una cuantía de entre 13.000 y 16.000 millones de euros anuales en España (fuente:
VI Reunión de Expertos sobre Aspectos Socioeconómicos del Dolor, Fundación Grünenthal,
2006).
Es, además, el más complejo de tratar, especialmente aquel que se produce tras una lesión
nerviosa, conocido como dolor neuropático. Cuando afecta a la cara, en la mayoría de los casos
constituye la llamada neuralgia trigeminal (NT), caracterizada por episodios recurrentes de
dolor lancinante en el territorio del nervio trigémino Este nervio está formado por tres ramas
que tras recoger la sensibilidad de la cara y sus cavidades (órbita, oído externo y medio, fosas
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nasales, boca y parte de la faringe), convergen en el ganglio trigeminal (GT) en donde se
acumulan los cuerpos de las neuronas sensoriales primarias, y del que emerge un grueso nervio
que se une al tronco del encéfalo. Sus numerosas fibras nerviosas se ramifican profusamente,
haciendo contactos sinápticos múltiples en un extenso sistemas de núcleos sensoriales
trigeminales en el tronco del encéfalo, desde los que se emiten conexiones a otras regiones,
alcanzando en etapas siguientes de procesamiento la corteza cerebral.
A pesar de ser la neuropatía más frecuente en el ser humano, existe poca información
acerca de la etiopatogenia y fisiopatología de la NT, y la mayor parte de los tratamientos que se
han utilizado lo han sido tras comprobar empíricamente su efectividad. Aunque existen
diversas teorías sobre el origen y los mecanismos de mantenimiento de esta dolencia, ninguno
de ellos está claramente refrendado, y no existe una correspondencia entre estas teorías y los
hallazgos anatomopatológicos, bioquímicos y funcionales que las justifiquen. Además, la
ausencia de modelos animales ha hecho que las diversas teorías fisiopatológicas no hayan
podido ser estudiadas y probadas en ellos, además de impedir la prueba de tratamientos
farmacológicos o quirúrgicos para esta enfermedad.
Es por ello que dilucidar los mecanismos neurales que subyacen a la neuralgia trigeminal
no solamente contribuiría a prevenir y tratar mejor esa importante patología, sino que además
ayudaría a comprender un gran número de síndromes dolorosos neuropáticos diferentes.
Desgraciadamente una posible causa que contribuye a la notable escasez de datos científicos
bien acreditados a este respecto deriva del limitado interés que ha mostrado hasta fechas
recientes la comunidad científica en torno a esta enfermedad. Este panorama, sin embargo,
estaba ya comenzando a cambiar cuando iniciamos el desarrollo de este Proyecto.
El proyecto se ha dirigido a investigar las bases celulares de dos mecanismos que se han
propuesto como posibles sustratos neurales del dolor neuropático y la neuralgia trigeminal.
Uno de estos mecanismos es periférico, relativo a la presencia de anomalías en el ganglio y el
nervio trigeminal; el otro es central, y se refiere a la expresión de neurotransmisores
inhibitorios (GABA y Glicina) en el complejo de núcleos del trigémino y sus modificaciones
con fármacos anticomiciales utilizados en el dolor neuropático. La investigación de estos
mecanismos se realizará sobre dos modelos experimentales: la constricción crónica del nervio
infraorbitario (CCI) y la compresión percutánea del ganglio trigeminal (CGT), y en su
desarrollo se combinan una variedad de abordajes neuroquirúrgicos, utilización de fármacos,
métodos neurohistológicos a nivel de microscopía óptica y electrónica, y procedimientos
estereológicos de cuantificación.
Objetivos
1. Un primer estudio establecería los datos basales cuantitativos del GT, la raíz trigeminal y
los núcleos trigeminales en ratas adultas de ambos sexos, mantenidas en condiciones
control, o bien sometidas a transección permanente (T-IoN), o a CCI del nervio
infraorbitario (CCI-IoN).
2. En segundo lugar se buscó simular en un animal experimental la CGT que se realiza como
maniobra terapéutica en clínica humana. Tras un amplio estudio sobre conejos albinos se
demostró las importancias limitaciones de este modelo. Muy recientemente se inició un
estudio similar en rata.
3. La práctica ausencia de datos anatómicos cuantitativos fiables sobre los núcleos sensoriales
trigeminales en el tronco del encéfalo de la rata hacía imposible evaluar cambios inducidos
en ellos por manipulaciones de la entrada sensorial y de la inervación aferente. Por ello
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planteamos realizar un estudio cuantitativo de las neuronas de proyección, así como de la
expresión de GABA y Glicina –y la posible colocalización de ambas en la misma neuronaen estos núcleos en casos control y tras CCI-IoN.
4. Al ser uno de los abordajes terapéuticos de la NT –hoy bien consolidados- el uso de
fármacos anticomiciales, y en particular los relacionados con la neurotransmisión
gabaérgica, nos planteamos analizar los efectos que sobre la expresión de estos
aminoácidos inhibitorios ejercía el tratamiento agudo con gabapentina (GP) en condiciones
de CCI-IoN.
5. Por último nos propusimos investigar hasta qué punto el modelo de CCI-IoN podía
representar fielmente un proceso de dolor neuropático que en principio carecería de
fenómenos inflamatorios acompañantes, mediante el estudio de la respuesta inflamatoria a
un irritante tópico que excita nociceptores (capsaicina) en el modelo de CCI-IoN. A este
estudio se incorporaría más recientemente el estudio de la influencia de ciertos
componentes de la dieta.
Resultados
Los hallazgos principales, en su mayor parte ya presentados en congresos de neurociencia
(o dolor) nacionales e internacionales, y en una parte menor ya publicados, pueden agruparse
por sus temas y contenidos en los ocho grupos siguientes:
1. Estudio morfométrico estereológico del GT en ratas adultas, en condiciones control, y
sometidos a transección permanente del n. infraorbitario (T-IoN).
Hemos demostrado que entre los 3 y los 8 meses de vida postnatal, se produce un notable
incremento en el número de neuronas sensoriales del GT de la rata. Este incremento
alcanza un 60% y afecta de modo preferente a las neuronas pequeñas (tipo B), es decir a
aquellas más directamente relacionadas con la termo- y nocicepción. Se había debatido
desde los años 80, sin alcanzarse un consenso, si existe un incremento en el número de
neuronas sensoriales de los ganglios raquídeos en roedores a lo largo de la vida postnatal y
adulta, y en caso de que tal cosa ocurriera, a qué se podría deber. Estudios similares no se
habían abordado para el GT. Al investigar los posibles mecanismos conducentes a ese
incremento, demostramos que no era debido a neurogénesis postnatal (como ocurre en
alguna región cerebral determinada), sino que se debería a la existencia de un reservorio de
células inmaduras pluripotentes. Hemos realizado esta demostración tanto in vivo, con
marcadores de inmadurez celular y trazado retrógrado con marcadores fluorescentes desde
el IoN, como in vitro, utilizando explantes de GT adulto para producir neuroesferas y sobre
ellas caracterizando sus diversos componentes celulares por técnicas de genética molecular
e inmunomarcado.
2. Estudio morfométrico estereológico del ganglio trigeminal de conejos normales.
No hemos encontrado diferencias de lado en el número de neuronas ni en el volumen
celular. Este modelo demostró su poca utilidad para los objetivos previstos pues, a pesar de
las ventajas del tamaño, la CCI-IoN no logró producir una alodinia mecánica facial
detectable y mensurable como en la rata. Otras desventajas son la compleja anatomía y
gran tamaño de la raíz trigeminal , y el coste del animal comparado con la rata.
3. Compresión percutánea del GT en conejo y en rata.
Aunque conseguidas con éxito en varios conejos las CGT, se abandonó el modelo por las
razones expuestas arriba. Por ello iniciamos más recientemente unos experimentos piloto
de introducción de sondas similares –las más pequeñas disponibles- en la rata, bajo control
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fluoroscópico. Los resultados hasta el momento han sido positivos y avalan la posibilidad
de utilizar el modelo para testar en ratas esta maniobra.
4. Estudio cuantitativo de la expresión de GABA y Glicina en los núcleos del complejo
trigeminal de la rata.
Hemos analizado detalladamente la topografía y disposición de cada uno de los subnúcleos
sensoriales trigeminales en el tronco del encéfalo de la rata, y sobre ellos hemos estimado
por métodos estereológicos el volumen de cada uno, el número total de neuronas sin
distinción de tipos, y el número total de neuronas que expresan GABA o Glicina. Además
hemos estimado el número de neuronas en las que la localización de estos
neurotransmisores inhibitorios es única o compartida por ambos. Esta aportación representa
la primera descripción experimental completa de las poblaciones neuronales que ocupan los
núcleos del complejo sensorial del trigémino en la rata. Y muy en especial supone la
primera descripción cuantitativa de las poblaciones de células presumiblemente inhibitorias
de estos núcleos, que pueden participar directamente en la fisiopatología del dolor
neuropático trigeminal.
5. Efecto de la CCI-IoN sobre los mecanismos inhibitorios (gabaérgicos) en el núcleo caudal
del trigémino (Vc):
Hemos demostrado mediante marcado inmunocitoquímico que la CCI del IoN produce una
disminución significativa de GAD (descarboxilasa del ácido glutámico, enzima que
sintetiza el GABA) en las regiones ventrolaterales del núcleo caudal del trigémino, es decir,
en la zona en que se representa el territorio facial de las vibrisas, inervado por el nervio
comprimido. Tal disminución era más clara cuando la intervención desencadenaba un
cuadro más florido de alodinia mecánica. Estos hallazgos propiciaron que estableciéramos
recientemente una colaboración con los Prof. Ángel Núñez y Eduardo Malmierca, del
Laboratorio de Neurofisiología Celular de nuestro Departamento. El objetivo de tal
colaboración fue el estudio de esos procesos presumiblemente de desinhibición (por
pérdida o disminución de actividad GABA local), que podrían subyacer a la sensibilización
central, mecanismo propuesto para la neuropatía.
6. Efectos que sobre la expresión de GABA y Glicina ejerce el tratamiento agudo con
gabapentina (GP).
La GP, fármaco antiepiléptico que se ha consolidado además en los últimos años como un
eficaz fármaco contra el dolor neuropático, actúa a través de unos procesos complejos sobre
los mecanismos inhibitorios gabaérgicos en el tronco del encéfalo. Nosotros hemos
encontrado unos potentes efectos basales, en controles, sobre la expresión de GABA y
Glicina, consistentes en la reducción de esa expresión en algunas de las estaciones de
procesamiento sensorial trigeminal. Estos, en principio paradójicos, efectos de la GP sobre
casos controles han centrado el estudio realizado hasta ahora, obligándonos a diferir el
estudio de los efectos de la GP sobre animales con CCI-IoN.
7. Estudio cuantitativo de las neuronas de proyección del complejo nuclear del trigémino, y
su relación con las interneuronas inhibitorias.
Hemos estudiado mediante trazado retrógrado y estereología las poblaciones neuronales de
cada núcleo trigeminal del tronco que envían sus axones a las dianas principales lejanas de
estos núcleos, el tálamo y el cerebelo. Nuestros resultados nos plantean el problema de qué
proporción de interneuronas inhibitorias se encuentran en cada núcleo. La respuesta (con
datos aún preliminares) es que ninguna neurona que expresa GABA proyecta al tálamo o al
cerebelo, por lo que los circuitos inhibitorios de estos núcleos se restringen probablemente
al propio núcleo en que se encuentran.
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8. Efectos que sobre la extravasación plasmática neurogénica tiene la realización de una CCI
en la rata, y modificación de los mismos por ciertos componentes de la dieta.
La capsaicina es una molécula que activa intensamente los nociceptores más finos,
típicamente sensibilizados en neuropatías, y provoca extravasación plasmática local.
Además el dolor neuropático inducido por CCI se acompaña de un posible componente
inflamatorio en el desarrollo de la neuropatía. Como se explicó más arriba, la constricción
del nervio provoca una actividad ectópica en el lugar de lesión y alteración en la liberación
de neuropéptidos mediadores de la inflamación desde las terminaciones nerviosas
periféricas induciendo una inflamación neurogénica. Además el consumo de una dieta que
contenga soja (en la dieta habitual de los roedores) dificulta significativamente el desarrollo
de alodinia e hiperalgesia en ratas tras una lesión en el nervio ciático. Nuestros resultados
más recientes demuestran en el sistema trigeminal la disminución de extravasación tras CCI
observada en el ciático, así como los efectos antialodínicos de la soja en la dieta.
Difusión y repercusiones del Proyecto
Comunicaciones a Congresos y Reuniones científicas:
Pedro E. Bermejo, Andrés Cruz and Carlos Avendaño. Trigeminothalamic and
trigeminocerebellar neurons in the rat: a retrograde tracer, stereological and
immunocytochemical study. 5th FENS Forum, Viena, Julio 2006.
P.E. Bermejo & C. Avendaño. A study of the gaba- and glycine-expressing neurons in the rat
trigeminal nuclei and cortical barrelfield and their response to chronic constriction injury of
the infraorbital nerve. The GABAergic System, Cold Spring Harbor Laboratories, N. York,
Diciembre 2006.
B. Yasmina Martín. Trigeminal neuropathic pain model and plasma extravasation. Seminario
en el Depto. de Anatomía, Histología y Neurociencia de la U. Autónoma de Madrid, Julio
2007.
Pedro E. Bermejo y Carlos Avendaño. Estudio estereológico de las neuronas que expresan
gaba y/o glicina en los núcleos sensitivos del trigémino y el campo de barriles de la
corteza, y sus cambios en un modelo de dolor neuropático en la rata. Resumen de
comunicación. XII Congreso bienal de la SENC, 5-8 de septiembre, 2007.
B.Y. Martín, E. Malmierca, C. Avendaño y Á. Núñez. Desinhibición neuronal en el núcleo
caudal del trigémino en un modelo de dolor crónico. Resumen de comunicación. XII
Congreso bienal de la SENC, 5-8 de septiembre, 2007.
Alfonso Lagares, Hong-Yun Li, Xin-Fu Zhou, Carlos Avendaño. Neuron addition in the
adult rat trigeminal ganglion: evidence for neural crest glio-neuronal precursor maturation.
Abstract. 37th Annual Meeting de la Society for Neuroscience, San Diego, CA, Noviembre
3-7, 2007.
B. Y. Martín, E. García-Nicas and C. Avendaño. Plasma extravasation in a trigeminal
neuropathic pain model in rats kept on standard or soy-free diets. Enviado al 12th World
Congress on Pain. Glasgow, August 2008.
Publicaciones científicas:
C. Avendaño, R. Machín, A. Lagares y P. E. Bermejo. Neuron numbers in the trigeminal
nuclei of the rat: A GABA- and Glycine-immunocytochemical and stereological analysis.
Journal of Comparative Neurology 493:538-553 (2005).
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Alfonso Lagares, Hong-Yun Li, Xin-Fu Zhou, Carlos Avendaño. Primary Sensory Neuron
Addition in the Adult Rat Trigeminal Ganglion: Evidence for Neural Crest Glio-Neuronal
Precursor Maturation. Journal of Neuroscience 27:7939-7953 (2007).
P.E. Bermejo. Suplementos de soja en el tratamiento del dolor neuropático. Rev. Neurol.
45:479-481 (2007).
Pedro Emilio Bermejo Velasco y Rocío Velasco Calvo. Nuevos fármacos antiepilépticos y
dolor neuropático. De la medicina molecular a la clínica. Medicina Clínica 129:542-550
(2007).
Ignacio Arrese, Alfonso Lagares, Rafael Alday, Ana Ramos, Juan J. Rivas & Ramiro D.
Lobato. Typical Trigeminal Neuralgia Associated with Brainstem White Matter Lesions on
MRI in Patients without Criteria of Multiple Sclerosis. Acta Neurochirurgica, en prensa
(2008).
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