Vía nigroestriatal

La vía nigroestriatal es una vía dopaminérgica bilateral en el cerebro que conecta la sustancia negra pars compacta (SNc) en el mesencéfalo con el cuerpo estriado dorsal (es decir, el núcleo caudado y el putamen) en el prosencéfalo.. Es una de las cuatro vías principales de la dopamina en el cerebro y es fundamental en la producción de movimiento como parte de un sistema llamado bucle motor de los ganglios basales. Las neuronas dopaminérgicas de esta vía liberan dopamina desde las terminales de los axones que hacen sinapsis con las neuronas espinosas medias (MSN) GABAérgicas, también conocidas como neuronas de proyección espinosa (SPN), ubicadas en el cuerpo estriado.

La degeneración de las neuronas dopaminérgicas en el SNc es una de las principales características patológicas de la enfermedad de Parkinson, que conduce a una marcada reducción de la función dopaminérgica y a los déficits motores sintomáticos de la enfermedad de Parkinson, que incluyen hipocinesia, temblores, rigidez y desequilibrio postural.

Anatomía

La conexión entre la sustancia negra pars compacta y el cuerpo estriado dorsal está mediada por axones dopaminérgicos.

Sustancia negra pars compacta (SNc)

La sustancia negra se encuentra en el mesencéfalo ventral de cada hemisferio. Tiene dos partes diferenciadas, la pars compacta (SNc) y la pars reticulata (SNr). La pars compacta contiene neuronas dopaminérgicas del grupo de células A9 que forma la vía nigroestriatal que, al suministrar dopamina al cuerpo estriado, transmite información a los ganglios basales. Por el contrario, la pars reticulata contiene principalmente neuronas GABAérgicas.

La SNc está compuesta por una delgada banda de células que se superpone a la SNr y está situada lateralmente al grupo A10 de neuronas dopaminérgicas en el área tegmental ventral (VTA) que forma la vía mesolímbica de la dopamina. La SNc se visualiza fácilmente en secciones del cerebro humano porque las neuronas de dopamina contienen un pigmento negro llamado neuromelanina que se sabe que se acumula con la edad. Los cuerpos celulares dopaminérgicos en la SNc están densamente poblados con aproximadamente 200.000 a 420.000 células de dopamina en la SNc humana y de 8.000 a 12.000 células de dopamina en la SNc de ratón. Estos cuerpos celulares de dopamina están localizados en una de dos capas químicamente definidas. Aquellos en la capa superior (o nivel dorsal) contienen una proteína de unión llamada calbindina-D28K que puede amortiguar los niveles de calcio dentro de la célula cuando se vuelve demasiado alto o tóxico. Las células de dopamina en la capa inferior (o nivel ventral) carecen de esta proteína y son más vulnerables a los efectos de las neurotoxinas (por ejemplo, MPTP) que pueden causar síntomas similares a los de la enfermedad de Parkinson. Las células de dopamina del nivel dorsal tienen dendritas que se irradian horizontalmente a través de la pars compacta, mientras que las células de dopamina del nivel ventral tienen dendritas que se extienden ventralmente hacia la pars reticulata.

Axones dopaminérgicos

Los axones de las neuronas dopaminérgicas emanan de una dendrita primaria y se proyectan ipsilateralmente (en el mismo lado) a través del haz del prosencéfalo medial hasta el cuerpo estriado dorsal. Existe una correlación topográfica aproximada entre la localización anatómica del cuerpo celular de dopamina dentro del SNc y el área de terminación en el cuerpo estriado dorsal. Las células dopaminérgicas en las partes laterales de la SNc se proyectan principalmente a las partes lateral y caudal (posterior) del cuerpo estriado, mientras que las células dopaminérgicas en la SNc medial se proyectan al cuerpo estriado medial. Además, las células de dopamina en el nivel dorsal se proyectan al cuerpo estriado ventromedial, mientras que las neuronas del nivel ventral se proyectan al núcleo caudado dorsal y al putamen. En general, hay una mayor densidad de aportes dopaminérgicos al cuerpo estriado dorsolateral.

Cada neurona de dopamina tiene una arborización axonal amielínica extremadamente grande que puede inervar hasta el 6% del volumen estriado en una rata. Aunque todas las células dopaminérgicas SNc se proyectan a los compartimentos neuroquímicos del estriosoma (o parche) y de la matriz del cuerpo estriado, la mayor parte del territorio axonal de una neurona del nivel dorsal se encuentra en la matriz. compartimento mientras que la mayor parte del campo axonal de las neuronas del nivel ventral se encuentra en los estriosomas. Los axones de dopamina nigroestriatales también pueden dar lugar a axones colaterales que se proyectan a otras regiones del cerebro. Por ejemplo, algunos axones de dopamina nigroestriatal SNc envían axones colaterales al núcleo pedunculopontino, el pálido ventral, el núcleo subtalámico, el globo pálido, la amígdala y el tálamo.

Un pequeño número de neuronas dopaminérgicas del nivel dorsal SNc también se proyectan directamente a la corteza, aunque la mayor parte de la inervación dopaminérgica de la corteza proviene de las neuronas dopaminérgicas VTA adyacentes.

Estriado dorsal

El cuerpo estriado dorsal se encuentra en la región subcortical del prosencéfalo. En primates y otros mamíferos, está dividido por la rama anterior de un tracto de materia blanca llamado cápsula interna en dos partes: el núcleo caudado y el putamen. En los roedores, la cápsula interna está poco desarrollada, de modo que el caudado y el putamen no están separados sino que forman una entidad grande llamada caudado putamen (CPu). La mayoría (alrededor del 95%) de las células del cuerpo estriado dorsal son neuronas espinosas medias (MSN) GABAérgicas, también conocidas como neuronas de proyección espinosa (SPN). Aproximadamente la mitad de estos MSN contienen receptores de dopamina D1 y se proyectan directamente a la sustancia negra para formar la vía directa de los ganglios basales, mientras que la otra mitad expresa receptores de dopamina D2 que se proyectan indirectamente a la sustancia negra a través de la globo pálido y núcleo subtalámico para formar la vía indirecta de los ganglios basales. El 5% restante de las células son interneuronas que son neuronas colinérgicas o uno de varios tipos de neuronas GABAérgicas. Los axones y dendritas de estas interneuronas permanecen dentro del cuerpo estriado.

El núcleo caudado y el putamen reciben información excitadora de todas las áreas de la corteza cerebral. Estas entradas glutamatérgicas generalmente están dispuestas topográficamente de manera que el putamen toma información en gran medida de la corteza sensoriomotora, mientras que el núcleo caudado obtiene información en gran medida de la corteza de asociación. Además, el cuerpo estriado dorsal recibe estímulos excitadores de otras estructuras cerebrales como el tálamo y estímulos excitadores menores del hipocampo y la amígdala.

El cuerpo estriado dorsal contiene compartimentos definidos neuroquímicamente llamados estriosomas (también conocidos como parches) que exhiben una tinción densa del receptor opioide μ incrustada dentro de un compartimento de matriz que contiene acetilcolinesterasa superior y calbindina-D28K.

Las terminales del axón dopaminérgico de la vía nigroestriatal hacen sinapsis con los MSN GABAérgicos en el cuerpo estriado dorsal. Forman sinapsis en el cuerpo celular y las regiones del eje dendrítico, pero principalmente en el cuello de las espinas dendríticas que también reciben aportes glutamatérgicos a las cabezas de las mismas espinas dendríticas.

Función

La función principal de la vía nigroestriatal es influir en el movimiento voluntario a través de los bucles motores de los ganglios basales. Junto con las vías dopaminérgicas mesolímbicas y mesocorticales, la vía de la dopamina nigroestriatal también puede influir en otras funciones cerebrales, incluidas la cognición, la recompensa y la adicción. Las neuronas dopaminérgicas nigroestriatales exhiben patrones tónicos y fásicos de actividad de activación neuronal. Esto puede conducir a diferentes patrones de liberación de dopamina desde las terminales de los axones en el cuerpo estriado dorsal y también desde el cuerpo celular (soma) y las dendritas en el SNc y el SNr. Además de liberar dopamina, algunos axones de la vía nigroestriatal también pueden coliberar GABA.

La vía nigroestriatal influye en el movimiento a través de dos vías, la vía directa de movimiento y la vía indirecta de movimiento.

Vía directa de movimiento

La vía directa está implicada en la facilitación de los movimientos deseados. Las proyecciones de los receptores de dopamina D1 que contienen neuronas espinosas medias en el núcleo caudado y el putamen hacen sinapsis con células GABAérgicas tónicamente activas en la sustancia negra pars reticulata y el segmento interno del globo pálido (GPi), que luego proyectan al tálamo. Debido a que las vías estriatonigral/estriatoentopeduncular y nigrotalámica son inhibidoras, la activación de la vía directa crea un efecto excitador neto general sobre el tálamo y sobre el movimiento generado por la corteza motora.

Vía indirecta de movimiento

La vía indirecta participa en la supresión de movimientos no deseados. Las proyecciones de los receptores de dopamina D2 que contienen neuronas espinosas medias en el núcleo caudado y el putamen hacen sinapsis con células GABAérgicas tónicamente activas en el segmento externo del globo pálido (GPe), que luego se proyecta a la sustancia negra pars reticulata. a través del núcleo subtálmico excitador (STN). Debido a que las vías estriatopalidal y nigrotalámica son inhibidoras, pero la vía subtalámica a nigra es excitadora, la activación de la vía indirecta crea un efecto inhibidor neto general sobre el tálamo y el movimiento de la corteza motora.

Importancia clínica

Enfermedad de Parkinson

La enfermedad de Parkinson se caracteriza por graves problemas motores, principalmente hipocinesia, rigidez, temblores y desequilibrio postural. La pérdida de neuronas dopaminérgicas en la vía nigroestriatal es una de las principales características patológicas de la enfermedad de Parkinson. La degeneración de las neuronas productoras de dopamina en la sustancia negra pars compacta y el complejo putamen-caudado conduce a concentraciones disminuidas de dopamina en la vía nigroestriatal, lo que lleva a una función reducida y los síntomas característicos. Los síntomas de la enfermedad normalmente no se manifiestan hasta que se ha perdido entre el 80% y el 90% de la función de la dopamina.

Otra hipótesis sugiere que la enfermedad de Parkinson es un desequilibrio entre la dopamina (D.A.) y la acetilcolina (ACh) en el cuerpo estriado dorsal, y no solo una deficiencia de dopamina.

Discinesia inducida por levodopa

Las discinesias inducidas por levodopa (LID) son una complicación asociada con el uso prolongado del tratamiento para el Parkinson L-DOPA, caracterizada por movimientos involuntarios y contracciones musculares. Este trastorno se presenta hasta en el 90% de los pacientes después de 9 años de tratamiento. El uso de L-DOPA en pacientes puede provocar la interrupción de las proyecciones de dopamina nigroestriatal, así como cambios en las neuronas postsinápticas de los ganglios basales.

Esquizofrenia

El metabolismo presináptico de la dopamina está alterado en la esquizofrenia.

Otras vías de dopamina

Otras vías importantes de dopamina incluyen:

• vía mesocortical
• camino mesolimbic
• vía fluvial tubular