Download CAMBIOS EN LA MORFOLOGÍA NEURONAL DEL

CAMBIOS EN LA MORFOLOGÍA NEURONAL DEL HIPOCAMPO Y LA
CORTEZA PREFRONTAL EN UN MODELO DE POST-MENOPAUSIA EN
RATA.
Ofir Picazo Picazo
Resumen
Los estrógenos tienen un gran impacto sobre la generación de nuevas
conexiones sinápticas y espinas dendríticas, pero su efecto sobre los procesos
de memoria y aprendizaje aun no son bien entendidos. En este trabajo
estudiamos el efecto del 17ß-estradiol sobre dos pruebas de aprendizaje en
ratas a las cuales se les eliminaron las hormonas ováricas mediante cirugía.
Estos efectos se compararon con ratas tratadas con estrógenos durante dos
semanas y a dos tiempos diferentes después de la cirugía con el objeto de
explorar si la rata ovariectomizada, en el largo plazo se parece a la mujer
postmenopáusica, es decir, para ver si la ovariectomía a largo plazo produce
deficiencias en las habilidades cognitivas en la rata al igual que ocurre con
muchas mujeres postmenopáusicas.
Se analizó la morfología neuronal de dos zonas cerebrales: hipocampo ventral y
dorsal (región CA1) y corteza media prefrontal mediante la técnica de
impregnación de Golgi-Cox.
Los datos muestran que el número de espinas dendríticas en el hipocampo pero
no en la corteza cerebral de la rata ovariectomizada disminuye a las 12 semanas
después de practicada la cirugía; en ambas regiones la ausencia de hormonas
ováricas no tiene efecto sobre la longitud neuronal y por el contrario, el
tratamiento estrogénico incrementa el número de espinas dendríticas en las dos
regiones estudiadas.
Contrariamente a lo esperado, el tratamiento con estrógenos inmediatamente
después de la cirugía tiene un efecto contrario al esperado, es decir reduce el
número de espinas dendríticas tanto en el hipocampo como en la corteza.
Estos resultados permiten inferir que los estrógenos tienen un efecto bifásico
sobre la espinogénesis dependiendo del tiempo transcurrido sin hormonas
ováricas.
Introducción
Las hormonas ováricas regulan algunos procesos reproductivos como son la
secreción de hormonas gonadotropinas y prolactina así como la modulación de
la conducta sexual, pero también intervienen en otras funciones como son: la
fluidez verbal, orientación espacial, memoria, control motor, sensibilidad al dolor
y estados emotivos.
En estudios realizados en diversas regiones cerebrales, se ha observado que el
estradiol promueve el crecimiento dendrítico e incrementa la densidad de
espinas dendríticas, así como también, se le han atribuido efectos
neuroprotectores contra diversas enfermedades neurodegenerativas como son
el Alzheimer, Parkinson y daño cerebral por hipoxia; actúa a nivel de las
cascadas de señalización de la apoptosis previniendo la muerte neuronal,
también protege a las células contra el estrés oxidativo y la excitotoxicidad del
glutamato mediante la activación de una serie de proteinfosfatasas e interviene
en mecanismos de comunicación sináptica, en regiones del cerebro
relacionadas con procesos cognitivos como es el hipocampo, procesos que
adquieren particular importancia cuando los niveles circulantes de estrógenos
disminuyen y la función hipocampal declina.
El estradiol aumenta el efecto protector de los factores de crecimiento como las
neurotrofinas que son factores de crecimiento, entre los cuales los más
reportados son: el factor neurotrófico derivado del cerebro, el factor de
crecimiento derivado de la insulina y el factor de crecimiento neuronal, los cuales
modulan genes que afectan la supervivencia neuronal protegiendo al tejido
nervioso de la apoptosis y pueden iniciar la recuperación de varias formas de
lesión y también se ha observado que los estrógenos inhiben la gliosis reactiva
que forma la cicatrización que impide la regeneración neuronal en sitios de
lesión.
Se sabe que el estradiol induce neurotrofismo mediante el desarrollo de espinas
del tipo de las filopodias, las cuales sirven como guías para la formación de
espinas dendríticas maduras.
Los cambios producidos por el estradiol sobre la morfología neuronal consisten
en un aumento de la densidad de espinas dendríticas y de la síntesis de
proteínas sinápticas sintaxina y espinofilina, en las células piramidales de la
zona CA1 del hipocampo así como un incremento de receptores para glutamato
del tipo NMDA.
Por otro lado, el modelo de postmenopausia por ovariectomía ha sido utilizado
para el estudio de la osteoporosis pero parece ser útil también para explorar
cambios conductuales asociados a la pérdida de la función ovárica. Este modelo
incluye la extracción quirúrgica de los ovarios en ratas jóvenes y su recuperación
durante un tiempo aproximado de 12 semanas. Al término de este tiempo, estos
animales presentan cambios morfológicos, endocrinológicos y en el estado de
ánimo similares a los que ocurren en mujeres postmenopáusica. Otras
alteraciones fisiopatológicas similares a las que ocurren en las mujeres
posmenopáusicas incluyen modificaciones en los niveles tanto de hormonas
ováricas como hipotalámicas. Además, estudios in vitro demostraron que las
hormonas gonadales por sí mismas pueden inducir algunas modificaciones
morfológicas en diversas zonas del cerebro.
Con base en lo anterior en este trabajo utilizó el modelo animal de
postmenopausia por ovariectomía para explorar el efecto del estradiol sobre
algunos parámetros relacionados con la estructura microscópica de las neuronas
de ratas
Material y métodos
Se usaron 40 ratas hembra Wistar, las cuales fueron previamente
ovariectomizadas bajo anestesia con 2,2,2, tribromoetanol (0.2 g/kg, i.p.). Más
tarde se hicieron dos grupos; el primero recibió una injección diaria (s.c.) de
aceite de maiz o de benzoato de estradiol (50 µg/kg) durante dos semanas
después de la ovariectomía, el otro grupo recibió la mismo pero 10 semanas
después de la cirugía.
Un día después de la última inyección todas las ratas fueron anestesiadas
profundamente para proceder a la extracción de sus cerebros, los cuales fueron
procesados mediante la técnica de Golgi-Cox que se describe en el manuscrito
enviado. Más adelante se hicieron seccionados en cortes de 200 micras para su
tratamiento histológico y observación en un microscopio dotado con cámara
lúcida. El árbol dendrítico de las dos áreas selectas; corteza e hipocampo se
estudió mediante el análisis de Sholl, asimismo se estimó también el número de
ramas de cada dendrita asi como su longitud.
Los datos de cada región cerebral se procesaron mediante un análisis de dos
vías, tomando en consideración el tiempo postovariectomía como factor A y el
tratamiento hormonal como factor B. Un valor de p igual o menor a 0.05 se
consideró significativo.
Resultados
Fig 1. Análisis de las neuronas piramidales de la corteza prefrontal de ratas
ovariectomizadas, con tratamiento estrogénico, a dos tiempos diferentes tras la
ovariectomía; inmediatamente después (immediately-OVX) y 10 semanas
después (10-w-10). A, fotografía que muestra una típica neurona piramidal
tomada del grupo control tratado con aceite de maiz (vehicle) inmediatamente
después de la extracción de los ovarios. B, densidad de espinas dendríticas
(mean spines/10 um), nótese que ésta es diferente en el grupo tratado con
estradiol menor cuando las ratas fueron tratadas inmediatamente y mayor
cuando el tratamiento se hizo a las 10 semanas. C, Ninguna diferencia se pudo
observar en relación a la longitud de estas neuronas (mean length), es decir el
tratamiento hormonal o la ausencia de hormonas ováricas debida a la
ovariectomía no está relacionada con la longitud de las neuronas piramidales de
la corteza prefrontal, estos valores analizados estadísticamente se pueden
observar en D y E.
La letra a representa una diferencia estadística contra el correspondiente control
de cada grupo mientras que la letra b indica que hay diferencia entre ambos
grupos control (p<0.05).
Fig 2. Análisis de las neuronas piramidales del hipocampo dorsal de ratas
ovariectomizadas, con tratamiento estrogénico, a dos tiempos diferentes tras la
ovariectomía; inmediatamente después (immediately-OVX) y 10 semanas
después (10-w-10). A, fotografía que muestra una típica neurona piramidal de
esta región cerebral, tomada tras la impregnación con la técnica de Golgi-Cox,
del grupo control tratado con aceite de maiz (vehicle) inmediatamente después
de la extracción de los ovarios. B, densidad de espinas dendríticas (mean
spines/10 um); en este caso el número de espinas disminuyó tras el trtamiento
inmediato con estradiol, y aumentó en el grupo de las 10 semanas. C, Como en
el caso anterior, ninguna diferencia se pudo observar en relación a la longitud de
las neuronas de esta region cerebral (mean length), en otras palabras los
estrógenos no están relacionados con la longitud de las neuronas piramidales
del hipocampo dorsal. Los valores numéricos, analizados estadísticamente, se
muestran en D y E.
Aquí, la letra a representa una diferencia estadística contra el control (columna
izquierda) mientras que la letra b indica una diferencia de este grupo contra su
correspondiente control tratado con aceite (p<0.05).
Impacto
De los hallazgos anteriores se puede concluir que de acuerdo con algunos
reportes clínicos, la administración de estrógenos puede tener efectos bifásicos,
en algunos casos el efecto es benéfico como en el caso del grupo de las ratas
tratadas con esta hormona largo tiempo después de la eliminación ovárica,
donde se observó un aumento de la densidad de espinas dendríticas en ambas
regiones estudiadas, Por otro lado, el mismo tratamiento tuvo el efecto contrario
cuando fue administrado inmediatamente tras la cirugía. Además, es importante
mencionar que la mera eliminación de la fuente endógena de estradiol disminuye
el número de dendritas.
La repercusión que estos datos pueden tener está relacionada con las
deficiencias cognitivas que muestran muchas mujeres cuando han pasado
mucho tiempo sin hormonas ováricas, es decir durante la postmenopausia.
Como es evidente, el empleo de animales de laboratorio para estudiar los
fenómenos asociados a la posmenopausia humana es una herramienta útil para
estudiar porqué fallan algunas terapias de sustitución hormonal y en algunas
situaciones son muy útiles. Más información de este tipo sería muy útil para que
las mujeres pudieran beneficiarse de las terapias hormonales que se ofrecen
actualmente para atenuar los desórdenes de la postmenopausia.