Malaria cerebral
CEREBRAL MALARIA. A REVIEW
CARLOS HUGO ZAPATA ZAPATA*; SILVIA BLAIR TRUJILLO**
* Joven Investigador, Grupo Malaria, y Estudiante de Medicina, Facultad de Medicina, Universidad de Antioquia.
]]> ** Médica e Investigadora, Grupo Malaria, Facultad de Medicina, Universidad de Antioquia.
LA MALARIA CEREBRAL (MC) es la complicación más frecuente de la malaria por P. falciparum; aproximadamente el 90% de las personas que la han padecido se recuperan completamente sin secuelas neurológicas. Aún no se conoce con claridad su patogénesis pero se han postulado cuatro hipótesis o mecanismos posibles: 1) citoadherencia y secuestro de glóbulos rojos parasitados en la microvasculatura cerebral; 2) formación de rosetas y aglutinación de glóbulos rojos parasitados; 3) producción de citoquinas y activación de segundos mensajeros y, 4) apertura de la barrera hematoencefálica. Sin embargo, queda un interrogante sin resolver aún: ¿qué proceso se lleva a cabo para que el parásito, desde el espacio microvascular, pueda interferir transitoriamente con la función cerebral? Recientemente se ha utilizado el precursor de la proteína β-Amiloide como un marcador de daño neuronal en MC; este precursor será de gran ayuda en futuras investigaciones realizadas en nuestro medio que aporten información para comprender la patogénesis de la MC.
PALABRAS CLAVE
MALARIA CEREBRAL, COMPLICACIONES, EPIDEMIOLOGÍA, PROTEÍNA BETA-AMILOIDE
SUMMARY
CEREBRAL MALARIA(CM) is the most common complication of P. falciparum malaria; nearly 90% of people who have suffered CM can recover without neurological problems. Currently there are four hypotheses that explain pathogenesis of CM: cytoadherence and sequestering of parasitized red blood cells to cerebral capillaries; rosette formation and parasitized red blood cells agglutination; production of cytokines and activation of second messengers and opening of the blood-brain barrier. However the main question remains to be answered; how the host-parasite interaction in the vascular space interferes transiently with cerebral function? Recently, the beta amyloid precursor peptide has been employed as marker of neural injury in CM. It is expected that the beta amyloid precursor peptide will help to understand the pathogenesis of CM in complicated patients of endemic areas of Colombia.
]]> DEFINICIÓN
''LA MALARIA CEREBRAL (MC) es una encefalopatía difusa potencialmente reversible'' (1), cuyo diagnóstico requiere la presencia de los siguientes criterios: 1) estado de coma, determinado en adultos por la escala de coma de Glasgow modificada (tabla 1) y en lactantes por la escala de coma de Blantyre (tabla 2); 2) la exclusión de otras encefalopatías, especialmente la meningitis bacteriana y, si es posible, la encefalitis viral prevalente localmente; 3) el hallazgo de formas asexuales del P. falciparum en la gota gruesa (2); puede cursar con o sin convulsiones; si se presentan, el coma debe persistir por más de 6 horas después del episodio convulsivo, descartando de esta forma un coma postictal transitorio (2,3).
EPIDEMIOLOGÍA
CADA AÑO LA MALARIA, en el ámbito mundial, afecta entre 300 y 500 millones de personas y causa la muerte de 1 a 1.5 millones (2,3); es la principal causa de muerte de origen parasitario en todo el mundo (4). Es causada por un parásito protozoario del género Plasmodium y sólo cuatro especies logran infectar al ser humano: P. falciparum, P. vivax, P. malariae y P. ovale (5).
La especie que causa más complicaciones es el P. falciparum (6), ya que puede producir en el hospedero anemia grave (hemoglobina < 7g/dL), coagulación intravascular diseminada (CID), síndrome de dificultad respiratoria del adulto (SDRA) caracterizado por taquipnea (frecuencia respiratoria > 40/minuto) y disnea súbita; falla hepática con ictericia, hipoglicemia severa (glucosa sanguínea < 40 mg/dL), insuficiencia renal aguda, edema pulmonar y MC (2,5).
La presentación clínica más frecuente y fatal de la malaria complicada por P. falciparum es la MC (7,8) responsable de más del 10% de los casos de hospitalización por malaria complicada en zonas endémicas y de más del 80% de los casos fatales por malaria complicada (7).
Sin embargo, la mayoría de los pacientes adultos que sufren MC se recuperan completamente sin secuelas neurológicas y sólo el 10% de los que han sufrido un coma profundo, principalmente los niños menores de 10 años, quedan con secuelas neurológicas como: ceguera cortical, sordera, hemiplejia, ataxia cerebelosa, disartria y alteraciones de la personalidad con psicosis crónica (9,10).
La mortalidad por MC aumenta en asociación con la falla funcional de los órganos vitales como el corazón, los pulmones o los riñones; en promedio tanto en adultos como en niños la mortalidad varía entre 18 y 20% (3).
]]> PATOGÉNESIS
LOS HALLAZGOS HISTOPATOLÓGICOS reportados en las biopsias cerebrales de pacientes con MC muestran ''macroscópicamente: edema cerebral moderado en la mayoría de los casos, hemorragia petequial difusa preferentemente en la sustancia blanca y coloración gris pizarra en la corteza cerebral debido al pigmento malárico'' (11), ''microscópicamente: engrosamiento de los capilares y vénulas cerebrales con glóbulos rojos parasitados (GRP) y glóbulos rojos no parasitados (GRNP); el endotelio no demuestra daño microscópico, pero la tinción inmunohistoquímica sugiere activación endotelial y daño de la barrera hematoencefálica (BHE)'' (3); en el 33% de los casos se observa al microscopio en períodos tardíos el granuloma malárico de Dürck formado por reacciones gliales y respuesta inmunológica celular en las zonas de necrosis vascular del sistema nervioso central (4,12).
Los mecanismos fisiopatológicos que explican la MC no son concluyentes a la hora de correlacionarlos con los hallazgos histopatológicos, dejando interrogantes como estos: ¿qué proceso se lleva a cabo para que el GRP, que se encuentra en el espacio vascular, pueda interferir con la función cerebral induciendo el estado de coma y la muerte? (13), y ¿por qué, a pesar del estado de coma que caracteriza a los pacientes con MC, la respuesta más común al tratamiento es que se resuelva completamente sin dejar ninguna secuela neurológica? (1,10).
Sin embargo, se han propuesto cuatro hipótesis sobre los mecanismos fisiopatológicos que intervienen en el origen de la MC; ellos son: 1) citoadherencia y secuestro; 2) formación de rosetas y aglutinación de GRP; 3) producción de citoquinas y activación de segundos mensajeros; 4) apertura de la BHE. A continuación se describe cada uno de ellos.
1. Citoadherencia y secuestro
''EL SECUESTRO es el resultado de la citoadherencia de GRP en el endotelio microvenular'' (14). La citoadherencia es mediada por receptores que se encuentran en el endotelio microvascular tales como:
La proteína de la membrana eritrocítica derivada del P. falciparum (PFEMP1) es el ligando mejor caracterizado del GRP; se ubica en los Knobs y pertenece al grupo de proteínas altamente polimórficas codificadas por una familia de genes llamados ''genes var'' (6,15).
La PFEMP-1 posee varios dominios que le sirven para unirse a diferentes receptores celulares:
La citoadherencia ocurre principalmente en capilares y vénulas (15), puesto que en el lecho arterial debe soportar grandes presiones del flujo sanguíneo (20) que podrían deshacer las uniones entre los GRP y el endotelio; además, en los lechos capilar y venular se presenta un medio adecuado para la reproducción del parásito, debido a que es relativamente hipóxico y previene el paso del GRP por el bazo evitando así la depuración del plasma (3).
El secuestro de las formas maduras del parásito en la microvasculatura cerebral, se ha postulado como la principal causa de MC (21); sin embargo, muchos autores han afirmado que hay poca relación entre el secuestro y las manifestaciones clínicas de la MC (3). Aunque Rigatin y colaboradores demostraron en 1990 una relación directamente proporcional entre el grado de secuestro de GRP y la profundidad del coma, otros autores sugieren que la MC podría ocurrir en ausencia de secuestro cerebral; esta discrepancia se puede explicar por ''el intervalo variable entre el comienzo del tratamiento antimalárico y la muerte del paciente con MC; los casos no fatales con secuestro cerebral reciben tratamiento a tiempo; en contraste, en los casos fatales con secuestro cerebral el tratamiento es más tardío'' (3).
El secuestro de GRP contribuye a la obstrucción vascular y ha dado origen a la hipótesis de la obstrucción mecánica vascular por GRP (13); esta hipótesis es muy controversial debido a que en la MC la mayoría de los pacientes se recuperan sin secuelas neurológicas, a diferencia de lo que pasaría si la microvasculatura cerebral se obstruyera, produciendo isquemia y muerte celular.
2. Formación de rosetas y aglutinación de GRP
]]> LAS ROSETAS se forman por la unión de varios GRNP alrededor de GRP (15); esta unión es mediada por cuatro receptores de rosetas identificados en los GRP (6):Las rosetas se pueden romper por un cambio fuerte del flujo sanguíneo, aunque se vuelven a formar en una zona más distal, agravando la obstrucción venular (22).
La aglutinación se forma por apilamiento de GRP unidos al endotelio vascular (15); sin embargo, no se ha logrado ubicar claramente en el proceso fisiopatogénico de la MC (3).
Tanto las rosetas como la aglutinación de GRP han sido implicadas en la patogénesis de la MC, aunque la mayoría de los estudios no lo han logrado demostrar (3).
3. Producción de citoquinas y activación de segundos mensajeros
]]> ''Los GRP estimulan la respuesta inmune induciendo una gran expansión clonal de linfocitos Th1 los cuales producen principalmente interferón gama (INF-γ); éste estimula los monocitos circulantes para que produzcan TNF-soluble y para aumentar a su vez la expresión del TNF-transmembrana. Ambas formas interactúan con el TNFR2, un receptor del endotelio cerebral probablemente estimulado por los GRP circulantes localmente, para establecer una regulación positiva con el receptor ICAM-1, también presente en el endotelio cerebral; el aumento del ICAM-1 endotelial adhiere y une fuertemente las plaquetas circulantes al endotelio de la microvasculatura cerebral'' (7) llevando a dos importantes consecuencias:La concentración plasmática de citoquinas proinflamatorias es muy alta en la MC (3); las principales son:
Es así como las neuronas pueden controlar su sobreproducción de ON, mediante el cierre de los canales NMDA, pero no pueden controlar la producción de ON proveniente de la iNOS; además el ON proveniente de la iNOS inhibe los canales de NMDA y de esta forma el ON controlable proveniente de la nNOS (28).
''El ON se difunde rápidamente en el parénquima cerebral desde los vasos sanguíneos, y allí puede activar la guanilato-ciclasa neuronal (GCN); el incremento de cGMP podría subsecuentemente inducir la producción de ON por las neuronas y en consecuencia este aumento causaría disfunción cerebral como respuesta al ON'' (27,28).
Debido al aumento de las citoquinas proinflamatorias en la MC, se generó la hipótesis de que las citoquinas eran las responsables del coma. Clark y colaboradores en 1992 (27) sugirieron que el TNF-α induce la producción de ON el cual interfiere con la transmisión sináptica causando coma. Otros estudios más recientes recopilados por Newton en el año 2000 (3) indican que el aumento en la concentración plasmática de las citoquinas proinflamatorias es proporcional al grado de severidad de la enfermedad; así un paciente que sólo tiene MC va a tener menos concentración plasmática de citoquinas que un paciente con MC y otra complicación malárica.
4. Apertura de la barrera hematoencefálica (BHE)
LA BHE es una barrera natural, estructural y funcional que existe entre los vasos sanguíneos y el parénquima cerebral; regula el paso de iones y moléculas de los vasos sanguíneos hacia el cerebro y controla la entrada de las células del sistema inmune al SNC (13); la BHE está conformada por células endoteliales, la membrana basal y células perivasculares como los pericitos, monocitos perivasculares, astrocitos y microglias; las células endoteliales forman uniones fuertes entre sí construyendo una barrera física entre el espacio vascular y el cerebro.
Adams y colaboradores publicaron en 2002 (13) un modelo hipotético para explicar los cambios moleculares que sufre la BHE en la MC pero aclararon que estos cambios no son específicos de esta enfermedad sino que se pueden presentar también en otras encefalopatías (figura N° 1).
En la patogénesis de la MC queda aún el siguiente interrogante: ¿cómo hacen los GRP ubicados en el espacio vascular para inducir alteraciones transitorias en el SNC? Se debe tener en cuenta la función de la BHE al responder tal interrogante, ya que ésta es la que regula la entrada de diferentes moléculas al SNC. Por técnicas de inmunohistoquímica en cerebros de pacientes con MC se ha reportado activación endotelial con aumento de moléculas de adherencia, en especial el ICAM-1 (29) lo cual puede sugerir una modificación estructural de la BHE.
MANIFESTACIONES CLÍNICAS
]]> CLÍNICAMENTE LA MC se puede presentar de diferentes formas (26), debido a que cursa con una o varias manifestaciones sistémicas o incluso las precede. Marsh y colaboradores en 1996 llevaron a cabo un estudio sobre la fisiopatogenia de la MC en niños africanos (30) y propusieron 4 grandes grupos de presentaciones clínicas que inducen el coma (figura N° 2); ellas son: alteraciones neurológicas, alteraciones metabólicas, convulsiones y otras alteraciones.Alteraciones neurológicas
EL CUADRO NEUROLÓGICO en la MC es el de una lesión simétrica de la neurona motora superior:
Alteraciones metabólicas
Convulsiones
SON FRECUENTES EN NIÑOS especialmente las de tipo tónico-clónico generalizadas (31) al igual que en adultos en los que su frecuencia varía entre 10% y 50% (3); las convulsiones motoras parciales son raras tanto en niños como en adultos y el estatus epiléptico, o sea, convulsiones continuas o recurrentes sin recuperación total de la conciencia entre una y otra convulsión (8), es muy raro en la MC (3).
Otras alteraciones (3)
El pronóstico de la MC depende en gran medida de la coexistencia y tratamiento de la falla renal, la ictericia grave y la acidosis metabólica (3).
DIAGNÓSTICO
EL DIAGNÓSTICO DE LA MC se fundamenta en la presencia de un estado de coma determinado en adultos por la escala de coma de Glasgow modificada (Tabla 1) y en lactantes por la escala de coma de Blantyre (Tabla 2), con exclusión de otras encefalopatías especialmente la meningitis bacteriana y la encefalitis viral, y en el hallazgo de formas asexuales del P. falciparum en la gota gruesa (2).
Ayudas diagnósticas
TRATAMIENTO(35)
Conducta general
INQUIETUDES SURGIDAS DE LA REVISIÓN
Daño axonal
SIGNIFICA PÉRDIDA DE LA INTEGRIDAD NEURONAL, del transporte de las enzimas y sustancias químicas necesarias en la formación de neurotransmisores y de las sustancias asociadas con la actividad trófica de la neurona (1).
Estudios histopatológicos de personas que han muerto por MC (14) revelan una gran variedad de anormalidades neurológicas, en las que se incluyen: a) cromatólisis: desplazamiento del núcleo y el nucléolo hacia la periferia, lo cual representa una producción activa de ribosomas y de proteínas; b) neuronofagia: agrupamiento de las microglias alrededor de partes de neuronas muertas y disminución del número de células gliales; todos estos cambios podrían ser resultado de la coexistencia de diferentes procesos patológicos como la hipoxia, la hipoglicemia, el edema cerebral, las hemorragias cerebrales y la inflamación (1).
El precursor de la proteína beta amiloide (PPA) como un posible marcador de daño neuronal en MC
EL PPA es una glucoproteína transmembrana sintetizada en las neuronas y de su proteolisis se deriva el beta-amiloide (Aβ) un péptido de 40 a 43 aminoácidos, con un peso de 4000 daltones; constituye el núcleo de las placas que se forman en pacientes con enfermedad de Alzheimer y del amiloide depositado en las paredes de los vasos sanguíneos de dichos pacientes (37).
El PPA se sintetiza y metaboliza continuamente dentro de las neuronas y tiene una función trófica sobre éstas; pero como toda proteína dentro de una célula, cuando cumple la función asignada se descompone y se elimina; el PPA es proteolizado normalmente por la enzima a-secretasa (ubicada en la membrana celular) produciendo fragmentos solubles extracelulares que se eliminan fácilmente (4).
El PPA tiene un transporte anterógrado rápido dentro del axón (del núcleo a las terminales nerviosas) por medio de su unión a la cadena ligera de la quinesina-I que es una proteína motora o de movimiento del microtúbulo, componente del citoesqueleto celular (38). Por lo tanto, un daño del citoesqueleto que interfiera con el transporte anterógrado del PPA como el daño axonal, provocará una acumulación proximal de dicho precursor. En la MC, como ya se mencionó, ocurre interrupción en el transporte axonal y se postula que este hecho podría representar una vía final común de disfunción neurológica (1); por consiguiente, si se interrumpe el transporte axonal se acumula el PPA en las zonas cerebrales lesionadas, las cuales se pueden detectar específicamente con inmunohistoquímica para el PPA (39). Por lo tanto, el PPA puede utilizarse como un posible marcador de lesión cerebral en pacientes que hayan muerto por MC (1,38,39).
Se sugiere entonces que la inmunohistoquímica para PPA puede considerarse como una herramienta de gran ayuda en nuestro medio para futuras investigaciones sobre MC.
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