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-Edición provisional-
ACTUALIZACIONES EN EL ACOPLAMIENTO METABÓLICO
ASTROCITO-NEURONA ¿ES EL LACTATO UNA ALTERNATIVA EN
EL MANEJO DEL PACIENTE CON UNA
LESIÓN CEREBRAL AGUDA?
Ruth Prieto
Servicio de Neurocirugía
Hospital Virgen de La Salud, Toledo
Introducción
Clásicamente se ha considerado que la
glucosa era el único substrato capaz de
satisfacer los requerimientos energéticos del
cerebro de mamífero adulto mientras que el
lactato se ha considerado como un producto
final e inservible del metabolismo no oxidativo
de la glucosa. Sin embargo, estudios realizados
en las últimas dos décadas han demostrado que
el lactato es una fuente energética alternativa
para el cerebro, especialmente en situaciones
de gran actividad cerebral caracterizadas por el
aumento de glutamato en el espacio
extracelular. En las regiones activadas se
produce una transferencia del lactato generado
en los astrocitos a las neuronas, proceso
metabólico conocido como lanzadera de
lactato. El lactato es utilizado por las neuronas
como substrato energético (Fig. 1).
Figura 1. Lanzadera de lactato entre neuronas y astrocitos. En las regiones activadas y en consecuencia con una
elevada demanda energética, el glutamato liberado a nivel
de las sinapsis neuronales se capta por los astrocitos en
los que estimula la glucolisis. El lactato producido en los
astrocitos se transfiere posteriormente a las neuronas en
las que se metaboliza completamente en el ciclo del ácido
tricarboxílico (ATC).
Los pacientes que sufren un traumatismo craneoencefálico (TCE) de tipo grave suelen presentar
un daño cerebral caracterizado por el edema difuso y la lesión axonal difusa. Se trata del tipo de daño
cerebral traumático grave más frecuente y que asocia un peor pronóstico. Actualmente las terapias
clínicas se limitan básicamente a controlar la presión arterial y la presión intracraneal. Una de las
principales alteraciones metabólicas que tienen lugar en el TCE es el déficit energético del tejido
cerebral. El TCE causa una despolarización masiva de las neuronas y secundariamente un aumento en
los niveles de glutamato en el espacio extracelular. Con el objetivo de recuperar la homeostasis intray extracelular del tejido cerebral se ponen en marcha mecanismos que asocian un elevado consumo de
energía.
Correspondencia: Ruth Prieto, correo-e: [email protected]
XV Simposium de neuromonitorización y tratamiento del paciente neurocrítico
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Actualizaciones en el acoplamiento metabólico astrocito-neurona
En base al importante papel que se ha asignado recientemente al lactato en el metabolismo
energético del cerebro, se propuso que el tratamiento con lactato exógeno podría ser útil en la fase
aguda del daño cerebral traumático. Estudios experimentales realizados en ratas sometidas al modelo
de percusión lateral por fluido, que reproduce un daño cerebral traumático de tipo focal e intensidad
leve-moderada, sugirieron que el tratamiento con lactato exógeno puede ser beneficioso en el TCE,
teóricamente por ser utilizado como metabolito energético. Sin embargo, el único modelo que
reproduce el tipo de daño cerebral más frecuente observado en los pacientes con un TCE grave es el
modelo de impacto-aceleración de Marmarou. Los estudios experimentales realizados en ratas
sometidas al modelo de impacto-aceleración no han detectado ningún beneficio en las alteraciones del
metabolismo energético en los grupos tratados con lactato. Es probable que la causa fundamental que
explique la falta de beneficio del tratamiento con lactato exógeno sea la reducción postraumática en el
contenido cerebral de la nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+). La coenzima nicotínica NAD+ es
esencial para el correcto funcionamiento de múltiples enzimas del metabolismo energético.
Concretamente la enzima lactato deshidrogenasa (LDH), que convierte lacto en piruvato, necesita la
presencia de NAD+. Para que el lactato se pueda incorporar al ciclo de ácido tricarboxílico (ATC) es
imprescindible que se transforme en piruvato (Fig. 2). Recientemente se ha demostrado que cultivos
de células cerebrales expuestas a un medio que inhibe la producción de NAD+ sufren muerte celular,
evento que se puede evitar con la administración de substratos energéticos que entran directamente en
el ciclo del ATC, como el piruvato. Por el contrario la muerte celular no se evita con la administración
de lactato. En base a estos resultados, sería interesante investigar el efecto que tratamiento con
piruvato exógeno tiene en el daño cerebral traumático grave.
Figura 2. Representación esquemática de la ruta metabólica seguida por el lactato exógeno una vez que cruza la barrera
hematoencefálica. El lactato se capta fundamentalmente por las neuronas a través de las isoformas de alta afinidad de los
transportadores de monocarboxilatoa (TMC-2), que se localizan fundamentalmente en las sinapsis. La isoforma TMC-4, que
se localiza en las prolongaciones de los astrocitos, tiene una baja afinidad. Una vez en el citosol de las neuronas, el lactato se
transporta al interior de la matriz mitocondrial y se convierte en piruvato por la enzima lactato deshidrogenasa, una enzima
que requiere la presencia de la coenzima NAD+.
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Ruth Prieto
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XV Simposium Internacional de monitorización del paciente neurocrítico