Estudio morfológico de la formación del hipocampo humano en la hipoxia-isquemia perinatal.

Resumen

La hipoxia-isquemia (HI) perinatal constituye una de las principales causas de alteraciones del desarrollo normal del sistema nervioso central. El cerebro es particularmente vulnerable a estos episodios de HI, especialmente la formación del hipocampo (FH). Esta estructura, localizada en el lóbulo temporal medial, está implicada directamente en la formación y consolidación de la memoria declarativa, así como en el aprendizaje. Las lesiones en la FH tienen como resultado por tanto daños irreparables en estas funciones. Dichas lesiones provocan cambios a nivel molecular y morfológico. Los cambios morfológicos, como por ejemplo cambios macroscópicos en el desarrollo normal de la FH, se ven acompañados de cambios a nivel celular, que incluyen modificaciones en poblaciones neuronales que muestran una mayor vulnerabilidad a la HI perinatal. Dentro de estas poblaciones neuronales se encuentran las neuronas que contienen Somatostatina (SOM-IR) y Neuropéptido Y (NPY-IR). Además, también se pueden observar variaciones en la expresión de proteínas muy relacionadas con las oscilaciones en el nivel de oxígeno. Tres de estas proteínas son la Proteína Asociada a Microtúbulos 2 (Microtubule-associated protein, MAP-2), la Proteína de Choque Térmico 70 (Heat shock protein, Hsp-70) y el factor inducido por hipoxia (Hypoxia-Inducible Factor) HIF-1¿. Se ha realizado el análisis de la FH de un total de 27 casos, con edades comprendidas entre las 30 semanas de gestación y los 19 años de vida. Las imágenes de RM y las preparaciones histológicas han servido para el estudio longitudinal de la FH y su posible alteración debido a los procesos de HI. Las preparaciones histológicas se han utilizado para el análisis de la expresión de NPY y SOM, y de las proteínas MAP-2, Hsp-70 y HIF-1¿ mediante técnicas inmunohistoquímicas. Se ha analizado la distribución en las diferentes regiones que componen la FH, en distintos niveles rostrocaudales, excepto la corteza entorrinal. Los objetivos de esta tesis doctoral han sido por una parte analizar el patrón de desarrollo postnatal de la FH en condiciones normales y tras procesos de HI mediante la segmentación en el eje longitudinal. Para ello se realizará el análisis de imágenes de RM y preparaciones histológicas de los mismos casos. Además se trata de analizar la expresión de SOM, NPY, MAP-2, Hsp-70 y HIF-1¿ en la FH tras la HI perinatal, mediante técnicas inmunohistoquímicas. Por último se realizó un estudio de colocalización de los péptidos SOM y NPY con Hsp-70 y HIF-1¿, moléculas implicadas en la neuroprotección. Los resultados del estudio macroscópico de la FH a partir de RM y preparaciones histológicas mostraron que existe una buena correlación entre ambas técnicas. Además, sugieren que el desarrollo de la parte rostral de la FH (Cabeza) es prácticamente definitivo en edades perinatales, mientas que la parte más caudal (Cuerpo y cola) sí presenta un crecimiento a lo largo de la edad. Los resultados obtenidos a partir del grupo de casos hipóxicos con una edad postnatal corta no mostraron diferencias significativas con respecto a los controles. En los casos diagnosticados de hipoxia con una edad postnatal mayor se puede observar un daño en la FH, reflejado en la alteración de los distintos valores. Los resultados de la expresión de SOM y NPY mostraron una diferente vulnerabilidad de las interneuronas que contienen estos neuropéptidos a lo largo de las áreas de la FH. Las células SOM-IR parecen estar más afectadas por la hipoxia en CA1, mientras que la población de células NPY-IR muestra un resultado más variable, probablemente por su función de neuroprotección. La expresión de MAP-2 en la FH de los casos control es mayor que en los casos hipóxicos, aunque no se encontraron diferencias significativas entre los grupos en ninguna de las regiones analizadas. La expresión de Hsp-70 mostró que en el grupo hipóxico la densidad de células fue mayor que en los casos control. Esta expresión, aunque se observa en toda la FH, es especialmente importante en la capa piramidal de CA2. Esta región se caracteriza por ser un área resistente a diversos procesos patológicos, lo que se vería reflejado en los resultados obtenidos ya que Hsp-70 ejerce funciones neuroprotectoras. En cuanto a la expresión de HIF-1¿ hay que destacar la presencia de neuronas inmunorreactivas en prácticamente todos los campos y todas las áreas de la FH, aunque principalmente en la capa polimórfica del GD. La compleja regulación de la expresión de HIF-1¿ podría ser la causa de que en el caso de esta proteína no se encuentren diferencias llamativas entre los grupos. Los estudios de marcaje múltiple y colocalización realizados en microscopio confocal indican que existe un alto grado de colocalización de SOM y NPY con HIF-1¿, principalmente en el GD y la capa celular del PrS. Además estos estudios apuntan a que no existe colocalización entre Hsp-70 y NPY o SOM, aunque ambas sustancias aparezcan en las mismas áreas. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, podemos deducir las siguientes conclusiones: 1. El crecimiento longitudinal de la parte más rostral de la FH es prácticamente definitivo en el momento del nacimiento. La parte más caudal continúa su crecimiento longitudinal de forma más notable a lo largo de la vida postnatal. 2. Los procesos de HI perinatal no tienen un reflejo morfológico en las distancias longitudinales de la FH a no ser que exista un periodo de vida postnatal prolongado. 3. Las neuronas SOM-IR de CA1 son especialmente sensibles a los procesos de HI perinatal. El efecto sobre las neuronas NPY-IR varía entre las regiones de la FH. 4. La expresión de MAP-2 en la FH de los controles es mayor que en los hipóxicos aunque no de forma significativa. Sin embargo, la expresión de Hsp-70 es notablemente mayor en la FH de los hipóxicos, especialmente en CA2. 5. Existe una expresión basal de HIF-1¿ en la FH en desarrollo, sin embargo, en estas condiciones experimentales, no se encontraron diferencias significativas que se puedan relacionar con los procesos hipóxico-isquémicos entre los grupos analizados. 6. Existe una colocalización de SOM y NPY con HIF-1¿¿¿ pero no de estos neuropéptidos con Hsp-70. Por lo tanto, el posible papel neuroprotector de Hsp-70 ante procesos de hipoxia podría ejercerse sobre otras poblaciones neuronales.