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Fisiopatología de la esclerosis múltiple

La esclerosis múltiple es una enfermedad inflamatoria desmielinizante del SNC en la que las células inmunitarias activadas invaden el sistema nervioso central y causan inflamación , neurodegeneración y daño tisular. Actualmente se desconoce la causa subyacente. Las investigaciones actuales en neuropatología , neuroinmunología , neurobiología y neuroimagen , junto con la neurología clínica , respaldan la noción de que la EM no es una enfermedad única sino más bien un espectro. [1]

Hay tres fenotipos clínicos : EM recurrente-remitente (EMRR) , caracterizada por períodos de empeoramiento neurológico seguidos de remisiones; EM secundaria progresiva (EMSP) , en la que hay una progresión gradual de la disfunción neurológica con menos o ninguna recaída; y EM (EM) primaria-progresiva , en la que se observa deterioro neurológico desde el inicio.

La fisiopatología es una convergencia de la patología con la fisiología. La patología es la disciplina médica que describe las condiciones que normalmente se observan durante un estado patológico; mientras que la fisiología es la disciplina biológica que describe procesos o mecanismos que operan dentro de un organismo. Refiriéndose a la EM, la fisiología se refiere a los diferentes procesos que conducen al desarrollo de las lesiones y la patología se refiere a la condición asociada a las lesiones.

Patología

La esclerosis múltiple puede definirse patológicamente como la presencia de cicatrices gliales distribuidas (o esclerosis ) en el sistema nervioso central diseminadas en el tiempo (DIT) y el espacio (DIS). [2] El estándar de oro para el diagnóstico de EM es la correlación patológica, aunque dada su limitada disponibilidad, normalmente se utilizan otros métodos de diagnóstico. [3] Las escleroses que definen la enfermedad son restos de lesiones desmielinizantes previas en la sustancia blanca del SNC de un paciente ( encefalomielitis ) que muestran características especiales, como una desmielinización confluente en lugar de perivenosa. [4]

Hay tres fases en las que una afección subyacente desconocida puede causar daños en la EM:

  1. Un factor soluble desconocido (producido por células T CD8+ o células B CD20+) crea un ambiente tóxico que activa la microglía. [5] [6]
  2. Aparecen áreas anormales en la resonancia magnética con daño oculto en el cerebro y la columna (NAWM, NAGM, DAWM). Están presentes algunos grupos de microglía activada , sección axonal y degeneración de mielina. [7] [8] [9]
  3. Aparecen fugas en la barrera hematoencefálica y las células inmunitarias se infiltran, provocando desmielinización . [10] y destrucción de axones. [11]

La esclerosis múltiple se diferencia de otras enfermedades desmielinizantes inflamatorias idiopáticas en sus lesiones corticales subpiales confluentes. Este tipo de lesiones son el hallazgo más específico de la EM, estando presentes exclusivamente en pacientes con EM, aunque actualmente sólo pueden detectarse en la autopsia. [12]

La mayoría de los hallazgos de la EM tienen lugar dentro de la sustancia blanca y las lesiones aparecen principalmente en una distribución periventricular (agrupadas alrededor de los ventrículos del cerebro). Además de la desmielinización de la sustancia blanca , la corteza y los núcleos profundos de la materia gris (GM) pueden verse afectados, junto con una lesión difusa de la NAWM. [13] La atrofia GM es independiente de las lesiones clásicas de la EM y se asocia con discapacidad física, fatiga y deterioro cognitivo en la EM [14]

Al menos cinco características están presentes en los tejidos del SNC de los pacientes con EM: inflamación más allá de las lesiones clásicas de la sustancia blanca, producción intratecal de Ig con bandas oligoclonales , un entorno que fomenta la persistencia de las células inmunitarias y una alteración de la barrera hematoencefálica fuera de las lesiones activas. [15] Las cicatrices que dan nombre a la afección son producidas por astrocitos que curan lesiones antiguas. [16] La EM está activa incluso durante los períodos de remisión. [17]

Estructuras meníngeas terciarias de tipo linfoide

Los agregados similares a folículos en las meninges se forman sólo en la EM secundaria progresiva. [18] y se correlacionan con el grado de desmielinización cortical subpial y atrofia cerebral, lo que sugiere que podrían contribuir a la patología cortical en la EMSP [18]

Estos folículos linfoides ectópicos están compuestos principalmente de células B infectadas con EBV . [19]

Patrones de desmielinización

Se han identificado cuatro patrones de daño diferentes en los tejidos cerebrales de los pacientes. El informe original [ cita necesaria ] sugiere que puede haber varios tipos de EM con diferentes causas inmunes y que la EM puede ser una familia de varias enfermedades. Aunque originalmente se requería una biopsia para clasificar las lesiones de un paciente, desde 2012 es posible clasificarlas mediante un análisis de sangre [20] que busca anticuerpos contra 7 lípidos, tres de los cuales son derivados del colesterol [21] Se cree que los cristales de colesterol ambos perjudican la reparación de la mielina y agravan la inflamación. [22] [23]

Se cree que pueden correlacionarse con diferencias en el tipo y pronóstico de la enfermedad, y quizás con diferentes respuestas al tratamiento. En cualquier caso, comprender los patrones de las lesiones puede proporcionar información sobre las diferencias en las enfermedades entre individuos y permitir a los médicos tomar decisiones de tratamiento más efectivas. [ cita necesaria ]

Según uno de los investigadores involucrados en la investigación original, "Dos patrones (I y II) mostraron estrechas similitudes con la encefalomielitis autoinmune mediada por células T o por células T más anticuerpos, respectivamente. Los otros patrones (III y IV) eran altamente sugestivos de una distrofia primaria de oligodendrocitos, que recuerda a la desmielinización inducida por virus o toxinas en lugar de a la autoinmunidad".

Los cuatro patrones identificados son: [24]

Patrón I
La cicatriz presenta células T y macrófagos alrededor de los vasos sanguíneos, con preservación de oligodendrocitos , pero sin signos de activación del sistema del complemento . [25]
Patrón II
La cicatriz presenta células T y macrófagos alrededor de los vasos sanguíneos, con preservación de oligodendrocitos, como antes, pero también se pueden encontrar signos de activación del sistema del complemento . [26] Este patrón se ha considerado similar al daño observado en NMO, aunque el daño AQP4 no aparece en las lesiones de EM de patrón II [27] Sin embargo, se ha informado que el patrón II responde a la plasmaféresis , [28] lo que apunta a algo patógeno en el suero sanguíneo.
La infiltración del sistema del complemento en estos casos convierte este patrón en un candidato para la investigación de conexiones autoinmunes como anti- Kir4.1 , [29] anti- Anoctamin-2 [30] o MS mediada por anti-MOG [31]. Sobre la última posibilidad, La investigación ha encontrado anticuerpos antiMOG en algunos pacientes con EM de patrón II. [32]
Se ha demostrado que las células T patógenas del patrón II son diferentes de otras [33] [34] La caracterización funcional muestra que las células T que liberan citoquinas Th2 y ayudan a las células B a dominar el infiltrado de células T en las lesiones cerebrales del patrón II. [33]
Patrón III
Las cicatrices son difusas con inflamación, oligodendrogliopatía distal, activación microglial y pérdida de glicoproteína asociada a mielina (MAG). Se considera atípica y una superposición entre la EM y la esclerosis concéntrica de Balo . Las cicatrices no rodean los vasos sanguíneos y aparece un borde de mielina conservada alrededor de los vasos. Hay evidencia de remielinización parcial y apoptosis de oligodendrocitos. Al principio, algunos investigadores pensaron que se trataba de una etapa temprana de la evolución de los otros patrones. [35] [36] Recientemente, se piensa que representa una lesión similar a la isquemia con ausencia de bandas oligoclonales en el LCR, relacionada con la patogénesis de la esclerosis concéntrica de Balo . [37]
Patrón IV
La cicatriz presenta bordes definidos y degeneración de oligodendrocitos , con un borde de sustancia blanca de apariencia normal . Falta oligodendrocitos en el centro de la cicatriz. No hay activación del complemento ni pérdida de MAG.

Estas diferencias son perceptibles sólo en las lesiones tempranas [38] y la heterogeneidad fue controvertida durante algún tiempo porque algunos grupos de investigación pensaron que estos cuatro patrones podrían ser consecuencia de la edad de las lesiones. [39] Sin embargo, después de cierto debate entre los grupos de investigación, se acepta el modelo de los cuatro patrones y el caso excepcional encontrado por Prineas ha sido clasificado como NMO [40] [41]

Para algunos equipos de investigación esto significa que la EM es una enfermedad inmunopatogenéticamente heterogénea. Esta última hipótesis se ve corroborada aún más por un estudio reciente que demostró diferencias significativas en los hallazgos rutinarios del líquido cefalorraquídeo entre pacientes con lesiones de patrón I y pacientes con lesiones que no son de patrón I, incluida la falta de bandas oligoclonales restringidas en el LCR, en la mayoría de los patrones II y III. pacientes. [42] Finalmente, se descubrió que algunas personas previamente diagnosticadas con EM de patrón II tenían encefalomielitis relacionada con MOG-IgG, lo que sugiere que tanto los criterios de diagnóstico clínico-radiológicos actuales para la EM como los criterios histopatológicos para la EM pueden no ser suficientemente específicos. Esto ya lo indicaron estudios previos que encontraron una tasa relativamente alta de diagnósticos falsos de EM entre pacientes con trastornos del espectro de neuromielitis óptica positiva para AQP4-IgG o encefalomielitis MOG. Actualmente, los anticuerpos contra lípidos y péptidos en el suero, detectados mediante microarrays , se pueden utilizar como marcadores del subtipo patológico determinado por la biopsia cerebral. [43]

Otro avance en esta área es el hallazgo de que algunas lesiones presentan defectos mitocondriales que podrían distinguir tipos de lesiones. [44]

Fisiología de la EM

En la esclerosis múltiple se observan juntas inflamación, desmielinización y neurodegeneración. Algunos ensayos clínicos han demostrado que la inflamación produce tanto las recaídas como la desmielinización, y que la neurodegeneración (transección axonal) es independiente de la inflamación, produce la discapacidad acumulativa y avanza incluso cuando la inflamación y la desmielinización se retrasan. [45] Parece que la neurodegeneración es producida por mitocondrias dañadas , que a su vez provienen de la microglía activada . [46]

Actualmente se desconoce cuál es la causa principal de la EM; Si la EM es una enfermedad heterogénea, el proceso de desarrollo de la lesión no sería único. En particular, algunos pacientes con EMPP que tienen un curso clínico especial llamado esclerosis múltiple rápidamente progresiva podrían tener una causa genética especial [47] y un proceso de desarrollo diferente.

En el cerebro aparecen varios tipos de daño: sustancia blanca de apariencia normal (NAWM) y lesiones características . Los cambios en NAWM incluyen lesión axonal sin desmielinización, inflamación de bajo grado y activación microglial y astrocítica [48]

Desarrollo de lesiones de EM

Ilustración de los cuatro tipos diferentes de células gliales que se encuentran en el sistema nervioso central: células ependimarias, astrocitos, células microgliales y oligodendrocitos.

Las lesiones de EM se desarrollan dentro de las áreas NAWM. Su forma está influenciada por su actividad [49]

La secuencia de acontecimientos más aceptada es primero la aparición de NAWM, luego las llamadas lesiones preactivas, con la microglía activada, y finalmente la ruptura de la BHE ( barrera hematoencefálica ), que posibilita la entrada de células T al SNC. Esto marca el comienzo de un ataque autoinmune que destruye la mielina en las lesiones activas. [50] Cuando se resuelve el ataque, los astrocitos forman una cicatriz glial característica.

Los modelos actuales se pueden dividir en dos categorías: de adentro hacia afuera y de afuera hacia adentro . En el primero, se plantea la hipótesis de que un problema en las células del SNC produce una respuesta inmune que destruye la mielina y posteriormente rompe la BHE. En este último caso, un factor externo produce fugas de la BHE, ingresa al SNC y destruye la mielina y los axones. [51] Cualquiera que sea la condición subyacente de la EM, parece que el daño es desencadenado por un factor soluble desconocido en el LCR, potencialmente producido en áreas meníngeas; este factor puede difundirse hacia el parénquima cortical y destruir la mielina directa o indirectamente mediante la activación de la microglía. [12]

La evolución de una lesión preactiva está relacionada con la reactividad de la microglía . Se ha observado una mayor expresión de marcadores de superficie celular proinflamatorios en NAWM y en lesiones "iniciales", lo que corresponde a la llamada pérdida del equilibrio microglial homeostático. [52]

Algunos autores informan sobre la formación de lesiones activas antes de la ruptura de la BHE; [53] otros señalan a la adipsina como un factor de descomposición. [54]

Las lesiones de la EM están provocadas principalmente por células T. Recientemente se ha descubierto que también participan las células B. [55]

Alteración de la barrera hematoencefálica

La barrera hematoencefálica ( BBB ) ​​es una barrera protectora que impide la entrada de material extraño al sistema nervioso. La rotura de la BHE es el momento en el que se produce la penetración de la barrera por parte de los linfocitos y se ha considerado uno de los primeros problemas en las lesiones de EM. [56]

La BHE está compuesta de células endoteliales que recubren las paredes de los vasos sanguíneos del sistema nervioso central. En comparación con las células endoteliales normales, las células que recubren la BBB están conectadas por ocludina y claudina , que forman uniones estrechas para crear una barrera que impida la entrada de moléculas más grandes, como las proteínas. Para pasar, las moléculas deben ser absorbidas por proteínas de transporte o debe ocurrir una alteración en la permeabilidad de la BBB, como interacciones con proteínas adaptadoras asociadas como ZO-1, ZO-2 y ZO-3. [57]

La BHE está comprometida debido al reclutamiento activo de linfocitos y monocitos y su migración a través de la barrera. La liberación de quimiocinas permite la activación de moléculas de adhesión en los linfocitos y monocitos, lo que da como resultado una interacción con las células endoteliales de la BHE que luego activan la expresión de metaloproteinasas de la matriz para degradar la barrera. [57] Esto da como resultado la alteración de la BBB, lo que provoca un aumento en la permeabilidad de la barrera debido a la degradación de las uniones estrechas que mantienen la integridad de la barrera. Inducir la formación de uniones estrechas puede restaurar la integridad de la BBB y reducir su permeabilidad, lo que puede usarse para reducir el daño causado por la migración de linfocitos y monocitos a través de la barrera, ya que la integridad restaurada restringiría su movimiento. [58]

Después de la rotura de la barrera pueden aparecer síntomas, como hinchazón . La activación de macrófagos y linfocitos y su migración a través de la barrera puede provocar ataques directos a las vainas de mielina dentro del sistema nervioso central, lo que lleva al evento de desmielinización característico observado en la EM. [59] Después de que se ha producido la desmielinización, los componentes degradados de la vaina de mielina, como las proteínas básicas de mielina y las glicoproteínas de oligodendrocitos de mielina , se utilizan como factores de identificación para facilitar una mayor actividad inmune sobre las vainas de mielina. La actividad de los macrófagos y linfocitos también induce una mayor activación de las citocinas, lo que promueve la actividad inflamatoria y la activación continua de proteínas como las metaloproteinasas de la matriz, que tienen un efecto perjudicial sobre la integridad de la BHE. [60]

Recientemente se ha descubierto que el daño de la BBB ocurre incluso en lesiones que no realzan. [61] La EM tiene un importante componente vascular. [62]

Estudio BBB postmortem

Los estudios postmortem de la BHE, especialmente del endotelio vascular, muestran anomalías inmunológicas. Los microvasos en áreas periplaca coexpresaban HLA-DR y VCAM-1, algunos otros HLA-DR y el receptor activador del plasminógeno uroquinasa, y otros HLA-DR e ICAM-1. [63]

En vivoBBB

La sustancia blanca dañada se conoce como “sustancia blanca de apariencia normal” (NAWM) y es donde aparecen las lesiones. [10] Estas lesiones se forman en NAWM antes de la ruptura de la barrera hematoencefálica. [64]

La BBB se puede romper de forma centrípeta (la más normal) o centrífuga. [65] Se propusieron varios posibles disruptores bioquímicos. Algunas hipótesis sobre cómo se ve comprometida la BHE giran en torno a la presencia de compuestos en la sangre que podrían interactuar con los vasos solo en las áreas NAWM. La permeabilidad de dos citocinas , la interleucina 15 y el LPS , puede estar implicada en la degradación de la BHE. [66] La descomposición es responsable de la infiltración de monocitos y la inflamación en el cerebro. [67] La ​​migración de monocitos y la unión mediada por LFA-1 al endotelio microvascular cerebral está regulada por SDF-1alfa a través de Lyn quinasa . [68]

Utilizando nanopartículas de hierro se puede detectar la participación de los macrófagos en la degradación de la BHE. [69] Las metaloproteinasas de matriz desempeñan un papel especial . Estos aumentan la permeabilidad de las células T de la BBB, especialmente en el caso de MMP-9 [60] y supuestamente están relacionados con el mecanismo de acción de los interferones. [70]

Se discute si la disfunción de la BHE es la causa o la consecuencia de la EM [71] , porque las células T activadas pueden cruzar una BBB sana cuando expresan proteínas de adhesión. [72] Aparte de eso, las células T activadas pueden cruzar una BBB sana cuando expresan proteínas de adhesión. [72] (Las moléculas de adhesión también podrían desempeñar un papel en la inflamación [73] ) En particular, una de estas proteínas de adhesión involucradas es ALCAM (Molécula de Adhesión de Células Leucocitarias Activadas, también llamada CD166 ), y está en estudio como objetivo terapéutico. [74] Otra proteína involucrada es CXCL12 , [75] que también se encuentra en biopsias cerebrales de elementos inflamatorios, [76] y que podría estar relacionada con el comportamiento de CXCL13 bajo la terapia con metilprednisolona . [77] Se han propuesto algunos modelos bioquímicos moleculares para las recaídas. [78]

Normalmente, el realce con gadolinio se utiliza para mostrar la alteración de la BHE en las resonancias magnéticas. [79] Las uniones estrechas anormales están presentes tanto en SPMS como en PPMS. Aparecen en lesiones activas de la sustancia blanca y en la sustancia gris en el EMSP. Persisten en lesiones inactivas, particularmente en EMPP. [80]

En este proceso estuvo implicada una deficiencia de ácido úrico . El ácido úrico añadido en concentraciones fisiológicas (es decir, alcanzar concentraciones normales) es terapéutico en la EM al prevenir la degradación de la BHE mediante la inactivación del peroxinitrito . [81] El bajo nivel de ácido úrico encontrado en personas con EM es manifiestamente una causa más que una consecuencia de daño tisular en las lesiones de la sustancia blanca, [82] pero no en las lesiones de la materia gris. [83] Los niveles de ácido úrico son más bajos durante las recaídas. [84]

Causas propuestas

No se sabe qué causa la EM. Junto a las lesiones de la sustancia blanca aparecen varios problemas, como lesiones corticales y tejidos de apariencia normal. Se han propuesto varias teorías para explicarlo.

Algunas áreas que parecen normales en una resonancia magnética normal parecen anormales en una resonancia magnética especial, como la resonancia magnética MTR de transferencia de magnetización. Estos se denominan Materia Blanca de Aspecto Normal (NAWM) y Materia Gris de Aspecto Normal (NAGM). Se desconoce la causa por la que aparecen áreas de apariencia normal en el cerebro, pero parece claro que aparecen principalmente en los ventrículos y que predicen el curso de la enfermedad. [85]

Dado que las lesiones de EM comienzan dentro de las áreas NAWM, se espera que estas áreas sean producidas por la misma afección subyacente que produce las lesiones y, por lo tanto, la afección subyacente final de la EM, cualquiera que sea. [86] Históricamente, se han presentado varias teorías sobre cómo aparecen estas áreas:

Teorías autoinmunes

La búsqueda de un autoantígeno ha llevado mucho tiempo, pero al menos hay uno informado. Se trata de la enzima GDP-L-fucosa sintasa . [87] [88]

Esta teoría también podría explicar en parte por qué algunos pacientes informan una mejoría con el tratamiento dietético.

HERV

Los retrovirus endógenos humanos (HERV) se han informado en la EM durante varios años. De hecho, una de las familias, el Retrovirus Endógeno Humano-W, se descubrió por primera vez mientras se estudiaban pacientes con EM.

Investigaciones recientes de 2019 apuntan a uno de los virus HERV-W (pHEV-W), y específicamente a una de las proteínas de la cápside viral que se ha descubierto que activa la microglía in vitro. La microglia activada a su vez produce desmielinización. [89] Algunas interacciones entre el virus de Epstein-Barr y los HERV podrían ser el desencadenante de las reacciones de la microglía de la EM. [90] En apoyo de este estudio, un anticuerpo monoclonal contra la cápside viral ( Temelimab ) ha mostrado buenos resultados en ensayos en fase IIb. [91]

Teorías relacionadas con el flujo sanguíneo.

Composición del LCR: Kir4.1 y Anoctamin-2

Cualquiera que sea la afección primaria subyacente, se espera que sea un factor soluble en el LCR, [12] tal vez una citocina o ceramida desconocida , o una combinación de ellas. También podrían estar implicadas las células B y la microglía. [114] [115] En particular, se sabe que las células B de pacientes con EM secretan una toxina desconocida contra los oligodendrocitos [116]

Se ha informado varias veces que el LCR de algunos pacientes con EM puede dañar la mielina en cultivo [117] [118] [119] [120] [121] y recientemente se han introducido en el escenario ratones [122] [123] y las ceramidas . [124] Cualquiera que sea el problema, produce apoptosis de las neuronas con respecto a los astrocitos [125]

En 2012 se informó que un subconjunto de pacientes con EM tiene un estado anti- Kir4.1 seropositivo , [126] que puede representar hasta un 47% de los casos de EM, y el estudio ha sido reproducido por al menos otros dos grupos. [127] [128]

En 2016 se informó una asociación similar para anti- Anoctamin -2 [129]

Si se confirma la existencia de alguno de estos subconjuntos de EM, la situación sería similar a lo que sucedió con la enfermedad de Devic y la acuaporina-4 [ cita requerida ] . La EM podría considerarse una condición heterogénea o se definirá una nueva entidad médica para estos casos.

Teorías primarias de la neurodegeneración.

Algunos autores proponen un factor neurodegenerativo primario. Quizás el argumento más fuerte que respalda esta teoría provenga de la comparación con NMO. Aunque la desmielinización autoinmune es fuerte, los axones se conservan, lo que demuestra que no se puede mantener el modelo estándar de desmielinización primaria. [130] La teoría de la degeneración transsináptica es compatible con otros modelos basados ​​en la bioquímica del LCR. [131]

Otros proponen un estrés de oligodendrocitos como disfunción primaria, que activa la microglía creando las áreas NAWM [132] y otros proponen que un desencadenante intrínseco del SNC aún desconocido induce la activación y agrupamiento microglial, lo que, según señalan, podría ser nuevamente una lesión axonal o estrés de oligodendrocitos. [133]

Finalmente, otros autores señalan una patología cortical que comienza en la capa externa del cerebro ( superficie pial ) y progresa extendiéndose hasta las capas internas del cerebro [134].

Causas genéticas

Si como era de esperarse la EM es una enfermedad heterogénea y el proceso de desarrollo de la lesión no sería único. En particular, se ha descubierto que algunos pacientes con EMPP tienen una variante genética especial denominada esclerosis múltiple rápidamente progresiva [47] que se comportaría de manera diferente a lo que se explica aquí.

Se debe a una mutación en el interior del gen NR1H3 , una mutación de arginina a glutamina en la posición p.Arg415Gln, en una zona que codifica la proteína LXRA .

Biomarcadores

Principal: Biomarcadores de esclerosis múltiple

Se están investigando varios biomarcadores para el diagnóstico, la evolución de la enfermedad y la respuesta a la medicación (actual o esperada). Si bien la mayoría de ellos todavía están bajo investigación, hay algunos que ya están bien establecidos:

Ver también

Referencias

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