La médula espinal constituye la primera estación sináptica de la transmisión del estímulo nóxico y el filtro que permite eliminar mensajes innecesarios así como amplificar aquellos que sean importantes. Más específicamente, el asta posterior de la médula espinal recibe los axones de las fibras aferentes que conducen el estímulo nociceptivo a través de las raíces posteriores de los nervios espinales
Figura 1 . Astas posteriores de la médula espinal.Las astas posteriores de la médula espinal son las porciones de sustancia gris de la médula espinal que están posteriores a la comisura gris.Tienen función sensitiva: El asta posterior recibe axones de los ganglios dorsales a través de las raíces homónimas de los nervios espinales . Histología: Las sustancias gris está compuesta principalmente por neuronas ( la mayoría amielínicas, de forma desordenada, entrecruzándose entre sí) y células de sostén (neuroglía). El asta posterior de la médula espinal contiene cuerpos celulares a partir de los cuales fibras ascendentes (aferentes) pasan a niveles más altos de la médula espinal o del encéfalo . Partes: En el asta posterior de la médula espinal se distinguen 3 partes :1) La cabeza . Es la parta más posterior . Contiene células que corresponden a la sensibilidad esteroceptiva (táctil, dolorosa y térmica ) de los tegumentos ; 2) El cuello. Es la parte media . En ella se encuentran células que corresponden a la sensibilidad profunda o propioceptiva (huesos , articulaciones y músculos) ; 3) La base. Es la parte más anterior. Está ocupada por células que corresponden a la sensibilidad interoceptiva ( la de las vísceras ) .Láminas : El asta posterior de la médula espinal está formada ventrodorsalmente por una capa de sustancia gris , por una parte más transparente, la sustancia gelatinosa ( de Rolando ) y, por último , una delgada lámina de sustancia gris , el núcleo marginal ( capa de Waldeyer ) Núcleos : Los núcleos presentes en las astas posteriores de la médula espinal son los siguientes: 1) el núcleo gelatinoso : situado en la parte más superficial de la cabeza del asta posterior; 2) el núcleo espongioso : situado en el centro de la cabeza del asta posterior ; 3) el núcleo mediobasal de Stilling- Clarke: situado en la parte medial de la base del asta posterior; 4) el núcleo centro-basal de Becheterew : situado en el centro de la base del asta posterior de la médula espinal
El asta posterior de la médula espinal está organizada histológicamente por láminas de Rexed ( (láminas I a VI) :
- la lámina I recibe una gran cantidad de impulsos nociceptivos y muchas de sus neuronas son nociceptoras específicas (sensibles solo a los impulsos nocivos), los aferentes musculares y cutáneos convergen sobre los cuerpos celulares de las células nociceptoras específicas de la lámina I lo que explicaría el fenómeno del dolor referido. Otras células reciben impulsos provenientes de los termorreceptores, y otras reciben señales originadas en la misma médula pero de láminas más profundas. Las señales son proyectadas a partir de la lámina I por medio de tractos a los centros superiores o a otros segmentos espinales.
- La lamina II se subdivide en dos capas, una interna, que recibe estímulos táctiles inocuos; y otra, externa, que recibe tanto aferentes nociceptivos como axones inhibitorios descendentes de centros superiores (para modular la intensidad del impulso). Existen además dentro de la lámina II otras células que funcionan aisladamente y que son inhibitorias, haciendo interface con las células de la lámina I, las de la lámina II y las de la lámina III (también modulan la intensidad del impulso aferente, aumentando o disminuyendo el umbral de las demás células).
- Las láminas III y IV
- La lámina V recibe el resto de fibras nociceptivas A delta y C y sus células se proyectan a los tractos espinotalámico y espinomescencefálico contralaterales, la mayoría de sus neuronas son células de rango amplio y dinámico, es decir, que perciben estímulos nocivos e inocuos, mecánicos, térmicos y químicos; normalmente una de estas neuronas tiene un campo receptivo muy grande cuya zona central capta estímulos táctiles y nocivos, pero en la periferia solo capta estímulos nocivos.
- La lámina VI
A este nivel las aferentes primarias ingresan en la médula espinal por el surco posterolateral y, a la altura del tracto de Lissauer, se ramifican hacia arriba y abajo. Tras recorrer algunos milímetros, se introducen en las láminas de Rexed del asta posterior de la médula espinal . En función del tipo de la fibra y de la información que transporten las terminales centrales de las fibras aferentes primarias harán sinapsis con la siguiente neurona de la vía nociceptiva - las neuronas nociceptivas del asta posterior de la médula espinal-
Figura 2. Segmento de la médula espinal (o mielómero). La médula espinal consta de 31 segmentos que inervan áreas específicas del tronco y de los miembros.Cada mielómero da origen, de cada lado a un par de nervios espinales. Estos segmentos se numeran por los puntos de salida de sus nervios espinales asociados. Morfología externa: Lo más llamativo son los surcos longitudinales (continuación de los del bulbo raquídeo): 1) El surco mediano ventral ; 2) Los surcos ventrolaterales ( a ambos lados del mediano ventral ) ,3) El surco mediano dorsal ; 4) Los surcos dorsolaterales (a ambos lados del surco mediano dorsal. Entre el surco mediano ventral y los surcos ventrolaterales se forman los cordones anteriores de la médula. Entre el surco mediano dorsal y los surcos dorsolaterales quedan constituídos los cordones posteriores o dorsales de la médula. Entre los surcos ventrolaterales y los surcos dorsolaterales se forman los cordones laterales de la médula espinal . Salida de las raicillas de los nervios espinales: 1) A nivel de los surcos ventrolaterales nacen raicillas nerviosas que confluyen en un tronco común : la raíz ventral o motora de los nervios espinales ; 2) A nivel de los surcos dorsolaterales nacen raicillas nerviosas que confluyen en un tronco común: la raíz dorsal o sensitiva de los nervios espinales . Morfología interna: En la médula espinal se pueden distinguir dos partes: 1) La sustancia gris de la médula espinal y 2) La sustancia blanca de la médula espinal
En función del tipo de la fibra y de la información que transporten, las fibras aferentes primarias harán sinapsis con la siguiente neurona de la vía nociceptiva :
- La mayoría de las fibras A-delta terminan en dos áreas, láminas I/II (capa marginal y sustancia gelatinosa) aunque algunas pueden penetrar hasta capas más profundas (lámina V y X).
- Las fibras C terminan casi de manera exclusiva en las láminas I y II
- Las fibras A-beta - una pequeña fracción de las fibras aferentes A b son nociceptivas, con características de mecano-calor de umbral alto - terminan principalmente en las láminas III , aunque también en menor grado lo pueden hacer en las láminas IV -VI
Figura 3 Aferencias espinales y sinapsis en el asta dorsal de la médula espinal Los terminales centrales de las fibras aferentes primarias terminan en el asta dorsal de la médula espinal, que está organizada en diferentes láminas de Rexed que se extienden desde el asta dorsal superficial al profundo. La mayoría de las fibras A-delta y C nociceptivas terminan superficialmente en las láminas I-II, aunque existe una proporción menor que alcanza las láminas más profundas, mientras que las fibras A-beta inervan predominantemente la lámina III. La lámina X (alrededor del canal del epéndimo ) también se relaciona con la transmisión nociceptiva constituyendo la porción medular de los sistemas polisinápticos reticulares estando relacionada con la transmisión del dolor visceral . Es interesante reseñar: 1) en la lámina I los aferentes musculares y cutáneos convergen sobre los cuerpos celulares de las células nociceptoras específicas de la lámina I lo que explicaría el fenómeno del dolor referido.; 2) Existen dentro de las láminas células que funcionan aisladamente capaces de modular la intensidad del impulso aferente, aumentando o disminuyendo el umbral de las demás células; 3) Las señales son proyectadas por medio de tractos a los centros superiores o a otros segmentos espinales
Para conseguir la transmisión del estímulo nóxico y la modulación de la señal nociceptiva en la médula espinal se consideran elementos clave los siguientes componentes celulares: I.-Elementos neuronales del asta dorsal de la médula espinal : dentro de ellos distinguir entre: 1) Las terminales centrales de las fibras aferentes primarias conectando con neuronas secundarias o interneuronas; 2) Las neuronas nociceptivas del asta posterior de la médula espinal; 3) Las interneuronas del asta dorsal de la médula espinal ; 4) Losaxones que descienden desde centros supraespinales modulando la nocicepción. II.-Elementos gliales del asta dorsal de la médula espinal: dentro de ellos reseñar el papel que juega: 1) La microglía ; 2) Los astrocitos. Estos elementos configuran una estructura muy compleja en la que se dan lugar sinapsis axodendríticas, axoaxónicas y dendroaxonicas .
Figura 4. Elementos celulares en la médula espinal. En el asta posterior de la médula espinal participan en la nocicepción diferentes tipos celulares: I.- Elementos neuronales del asta dorsal de la médula espinal: dentro de ellos distinguir entre: 1) Las terminales centrales de las fibras aferentes primarias conectando con neuronas secundarias o interneuronas ; 2) Las neuronas nociceptivas del asta posterior de la médula espinal; 3) Las interneuronas del asta dorsal de la médula espinal ; 4) Los axones que descienden desde centros supraespinales modulando la nocicepción. II.-Elementos gliales del asta dorsal de la médula espinal: dentro de ellos reseñar el papel que juega: 1) La microglía ; 2) Los astrocitos. Estos elementos configuran una estructura muy compleja en la que se dan lugar sinapsis axodendríticas, axoaxónicas y dendroaxonicas ..
La transmisión sináptica de la información en el asta posterior de la médula espinal en un estado de modulación de la información nociceptiva en estado normal se produce a medida que las señales comienzan a ingresar. En la sinapsis se liberan neurotransmisores exitatorios, fundamentalmente glutamato, sustancia P y la Neuroquinina A (llamadas también taquicininas) , que se unirán a los receptores postsinápticos AMPA (a-amino-3hidroxyl-5-methyl-4-isoxazole propionic acid) -sobre este receptor metabotrópico interacciona el glutamato- y receptores de la neurokinina NK1 - - sobre este complejo proteico-receptor interacciona la sustancia P - . En el caso del glutamato la apertura del canal AMPA permite la entrada del sodio y provoca la despolarización de la membrana y el disparo de los potenciales de acción, que se transmitirán hacia el SNC y se harán conscientes en forma de dolor. La transferencia sináptica de la información es comandada por la naturaleza y la cantidad de neurotransmisores (NT) liberados por los aferentes primarios, la densidad e identidad de los receptores postsinápticos ionotrópicos y metabotrópicos), la cinesia del receptor, la abertura o cierre de los canales iónicos y los factores responsables de la recaptación o degradación de los NT - ejm: en la finalización de la estimulación nociceptiva intervienen los transportadores de glutamato que se encuentran en las membranas gliales al captarlo del espacio intersináptico -. Cada uno de estos factores es objeto de influencias moduladoras pre y postsinápticas en las que están involucrados mecanismos dependientes de las mismas neuronas y de las células gliales (ver el apartado de modulación en el seno de la médula espinal) .
Figura 5. Primera sinapsis nociceptiva en el asta dorsal ante un estímulo nociceptivo agudo. Una vez los impulsos nociceptivos alcanzan el asta dorsal de la médula espinal a través de la terminal central de la neurona aferente primaria, se desencadena una actividad presináptica que da lugar a la fusión de vesículas sinápticas y liberación de neurotransmisores (NT) excitatorios como las taquicininas (sustancia P, Neuroquinina A) y glutamato. Las taquicininas se unen a los receptores de Neuroquinina (NK1 y NK2), llevando por medio de la activación de la proteína Guanosina trifosfato, a la despolarización y a cambios en los segundos mensajeros. El Glutamato actúa tanto sobre los receptores AMPA como sobre los receptores NMDA – estos últimos en caso persistencia dolor - de las membranas postsinápticas de las células del asta dorsal .* Los canales iónicos unidos a los receptores NMDA normalmente son bloqueados por el Magnesio. Sin embargo los iones de Magnesio pueden ser removidos por la despolarización de la célula y por medio de la Proteincinasa C, lo que lleva a un posterior influjo de iones de Sodio y de Calcio causando una mayor y más sostenida despolarización. La finalización de la estimulación nociceptiva puede ser por diversos mecanismos pre y postsinápticas en los que están involucradas elementos neuronales y las células gliales (ver el apartado de modulación en el seno de la médula espinal )
---> Al igual que sucede en los aferentes primarios periféricos, las membranas de los elementos nerviosos que participan en la transmisión medular del impulso nociceptivo contienen estructuras moleculares que sirven de receptores y canales iónicos y permiten la transmisión de los mensajes químicos y eléctricos que circulan entre las neuronas. Estos terminales presinápticos ante la llegada de un impulso nervioso adecuado permiten la entrada de Ca2+ en su interior y favorecen la liberación de sustancias neuromoduladoras y neurotransmisoras que interactúan con los receptores postsinápticos situados en las astas posteriores, que a su vez al ser excitados permiten la propagación del impulso nociceptivo hacia porciones superiores del SNC. Los tres elementos de esta encrucijada sináptica en las astas posteriores que deben de resaltarse son :
1.-Canales de calcio: estas estructuras permiten el flujo de iones Ca cuando un estímulo de la intensidad adecuada los activa. El Ca que penetra en la célula como consecuencia de su apertura, es fundamental para los procesos de liberación de sustancias neromoduladoras y neurotransmisoras por parte de esa neurona. Existen varias familias de canales de calcio, y algunos pueden ser bloqueados por fármacos tales como la nifedipina (calcio antagonista) o la ω- conotoxina (ziconotide).
2.- Receptores presinápticos: de forma sencilla podemos dividir estos receptores entre aquellos que favorecen la nocicepción y aquellos que la inhiben.
a. Receptores presinápticos pronociceptivos: los PX2 para el ATP, los de la serotonina y de las prostaglandinas.
b. Receptores presinápticos antinociceptivos: los del GABA (que es el amino ácido inhibidor más abundante en el SNC), los α2 adrenérgicos, los de la serotonina y los opioides.
3.- Receptores postsinápticos: las moléculas de glutamato y aspartato (amino ácidos excitatorios) liberadas en el terminal presináptico tiene la posibilidad de interactuar en la membrna postsináptica con tres tipos de receptores diferentes:
a. El receptor AMPA / kainato: es un canal iónico que permite la entrada de Na en el terminal postsináptico.
b. El receptor NMDA: es un canal ionotropo que permite el paso de Ca. En circunstancias normales este receptor está bloqueado por un ión Mg. La movilización de este tapón de Mg solo se puede conseguir si el estímulo nociceptivo es muy intenso, cuando sobre el receptor interactúan de forma simultánea dos moléculas de glutamato y dos de glicina (coagonista), o cuando es fosforilado por una proteincinasa citoplasmática como consecuencia de la activación del receptor metabotropo. El receptor NMDA una vez que ha sido activado toma parte en los procesos de hiperalgesia central y de dolor crónico.
c. El receptor metabotropo (mGlu-R): cuando es activado favorece la fosforilación de una proteína G que favorece la sensibilización del receptor AMPA y del receptor NMDA. Además incremente la síntesis de prostaglandinas y óxido nítrico (NO), este último difunde extracelularmente modificando la respuesta de la neurona presináptica y de las células gliales del entorno. Algunos autores postulan que el paracetamol podría inhibir esta producción central de NO y prostaglandinas
-->La transmisión sináptica ocurre en un rango de tiempo desde los diez milisegundos para los transmisores rápidos (el glutamato actuando sobre el receptor AMPA), a cientos de milisegundos (el glutamato sobre el receptor NMDA), a diez segundos ( taquininias actuando sobre el receptor de la neurokinina ) , o el glutamato sobre el receptor metabotrópico mGluR
--->La actividad de algunas sinapsis aferentes primarias y sinapsis de interneuronas pueden inducir potenciales pos sinápticos excitatorios (PPE) que no despolarizan suficientemente a la neurona al nivel umbral . Estos impulsos sinápticos subumbrales son una forma potencial de acumular la excitabilidad neuronal, y puede ser utilizada cuando la transmisión sensorial necesita ser incrementada. Teóricamente esto puede ocurrir de 2 formas: por incremento de la eficacia de las sinapsis excitadoras ( facilitación aferente primaria o facilitación interneuronal heterosináptica) o por disminución de la actividad sináptica inhibitoria (cambios en la inhibición descendente o segmental)
La transmisión sináptica de la información en el asta posterior de la médula espinal varía dependiendo de la modulación del estímulo nociceptivo en el seno de la médula espinal