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jueves, 9 de octubre de 2014

Daño axonal difuso. La lesión de Jules Bianchi.

Normalmente dedicamos este blog a comentar noticias, carreras, previas y demás. Pero la actualidad manda, y ayer, en el comunicado de la familia, nos enteramos de cuál es la lesión que el choque ha provocado en el piloto francés. Se llama daño axonal difuso y es una de las lesiones con peor pronóstico del sistema nervioso central. Hoy, haciendo algo de offtopic en el blog, y aprovechando mi experiencia profesional, voy a intentar explicaros qué es el daño axonal difuso, cómo se produce y qué consecuencias tiene.

Voy a intentar ser divulgativo, intentaré no ser demasiado técnico. Como no tengo demasiada experiencia en divulgación, seguro que cometo algún error. Si es así, espero sepáis disculparme y corregirme, pues también tengo que aprender. Pero una cosa sí quiero dejar clara: hablo desde la evidencia científica recogida, con las pruebas en la mano. Y eso incluye ser frío, crudo y claro. Así que espero que también sepáis disculparme por ello. Comenzamos.

El sistema nervioso: la materia gris y la materia blanca.
 
Fig. 1: Representación esquemática de un cerebro humano
(fuente: http://www.shoreline.edu/kwennstrom/231LectureLOs.htm)
Todos sabemos, desde pequeñitos, que en el sistema nervioso coexisten dos tipos de materia: la blanca y la gris. Si miráis en la imagen podéis ver una zona más oscura en el "borde" del dibujo (Fig. 1). Esa zona más oscura es lo que llamamos materia gris (los que sabéis inglés seguro que lo habéis localizado rápidamente; gray matter en el rótulo). Una curiosidad sobre esto: uno de los orígenes del mito de que sólo se usa el 10% del cerebro es que la materia gris es, aproximadamente, un 10% del total. Bajo ella tenéis una zona mucho más clara, que es lo que se llama materia blanca (Fig. 1: white matter). Esto es así porque en los inicios de la neurociencia, Cajal, que teñía los cortes de cerebro con plata, descubrió que las neuronas se teñían, mientras que había partes del cerebro que no lo hacían. Estas partes que no se teñían, esa sustancia blanca, son los axones de las neuronas. Estos axones corresponden a conexiones que las neuronas establecen bien con otras neuronas, bien con órganos efectores, como los músculos o algunas glándulas.

Fig. 2: Representación esquemática de una neurona
(fuente: dreamstime.com)
Estos axones (Fig. 2) se comportan como cables que llevan la señal eléctrica que se produce en el cuerpo de la neurona (Fig. 2: cell body) como resultado de un estímulo producido directamente en dicha neurona o por una señal recibida desde otra neurona. Los axones, por lo tanto, son los caminos que siguen las señales eléctricas para producir respuestas a estímulos o integrar dichos estímulos para producir respuestas complejas como la lectura, la escritura o la conducción, sin ir más lejos. Dichos axones pertenecen a la propia unidad celular de la neurona y están recubiertos por una capa de mielina, un tipo de lípido que aísla el axón, como la camisa de un cable (es lo que da el color blanco a la materia blanca, por otro lado), y que acelera el impulso nervioso, obligándolo a saltar de un punto en el que no hay aislamiento a otro. Estos puntos en los que no hay aislamiento se llaman nodos de Ranvier (Fig. 2: node of Ranvier). Existen enfermedades, como la esclerosis múltiple, que alteran la normal transmisión nerviosa al producirse la destrucción de la mielina, que provocan parálisis e incapacidad en los pacientes que la sufren.

Sabiendo esto, es fácil adivinar qué es lo que Jules Bianchi sufre en su cerebro: un daño crítico a estos cables de conducción de la señal nerviosa.

Daño axonal difuso: ¿qué es exactamente?

El propio nombre ya nos da una idea de lo que puede ser: es daño a los axones de las neuronas, un daño a los cables que conectan y transmiten la señal nerviosa en nuestro organismo. Es uno de los tipos más comunes y devastadores de daño cerebral producido por traumatismos. En contraposición al daño axonal focalizado, el daño axonal difuso (DAD, en adelante) presenta daños muy generalizados, en áreas mucho más extensas de la materia blanca. Imaginad un aparato eléctrico que manda señales a una máquina para que ésta funcione. Para enviar esas señales, el aparato eléctrico utiliza una serie de cables eléctricos que están envueltos en unas camisas con ácido (entenderéis esto más adelante). Si encerráis esta construcción en una estructura rígida podríamos tener algo parecido a un cráneo con un cerebro dentro. Si ahora lanzamos esta estructura a gran velocidad contra una pared, es muy probable que rompamos las conexiones de los cables o incluso los propios cables. Pues lo que ha sufrido Jules Bianchi es esto, exactamente: los cables que conectan su cerebro se han roto.

El DAD es una de las causas principales de la persistencia de la inconsciencia y de estados vegetativos permanentes tras un traumatismo craneal. Este estado vegetativo permanente puede llegar a darse hasta en un 50% de los pacientes que sufren traumatismos craneales graves. El desenlace más frecuente del DAD es el coma. Cuando se entra en este estado, el 90% de los pacientes no recobran la consciencia jamás. Si bien es cierto que estas son las consecuencias más frecuentes, hay investigadores que piensan que el DAD se puede producir en diversos grados, llegando incluso a incluir la conmoción cerebral como un DAD muy leve.

¿Qué lo produce y cómo?
 
Fig. 3: Inmunomarcaje de axones dañados por DAD
(fuente: http://neuropathology-web.org/chapter4/chapter4bContusions_dai_sbs.html)
No debemos caer en el error de que esto sólo les ocurre a los pilotos de Formula 1. Cualquier accidente que se pueda tener en el que haya un traumatismo craneal grave podría acabar originando un DAD. Dicho traumatismo craneal origina fuerzas de cizalla, en lugar de deformar el cerebro, como ocurre en el traumatismo cerebral. Esas fuerzas de cizalla son las que rompen los axones de las neuronas, impidiendo las conexiones entre las mismas. Podemos observar el mismo efecto en el caso del síndrome del bebé agitado, tristemente famoso por los casos de maltrato infantil. Microscópicamente, lo que vemos es lo que se representa en la Fig. 3. Se observa un abultamiento de los axones en la parte que está rota, que son esos puntos marrones que podéis ver en la imagen. Sin embargo, el impacto no es lo que provoca el mayor daño en los axones, sino la cascada bioquímica secundaria. El choque y la deceleración brusca desencadena una respuesta bioquímica en los axones dañados que es la que acaba por desgarrar el axón por completo y provocando el daño final.

Volvamos a nuestra máquina anterior, a la que hemos golpeado y dañado las conexiones. El primer impacto no ha roto los cables, pero sí ha desencadenado la rotura de pequeños puntos en la camisa de los mismos, la que contenía el ácido. Éste se va liberando poco a poco y va corroyendo el cable, lo que, en definitiva, acaba por cortar la conexión. Este proceso puede durar días e incluso semanas, por lo que podríamos no estar aún ante el peor estado que podría adquirir Jules Bianchi.

Aunque normalmente los axones son elásticos, todo tiene su límite. Dentro de los axones discurre el
Fig. 4: Representación esquemática del citoesqueleto axonal
(fuente: https://www.scripps.edu/news/scientificreports/sr2005/cb05halpain.html)
citoesqueleto de la neurona. Este citoesqueleto está compuesto por diversas proteínas que forman un paquete muy denso (Fig. 4), que sirven para mantener la estructura del axón y para transportar sustancias desde el cuerpo celular a los terminales axónicos. Cuando se produce un impacto a alta velocidad y la deceleración es brusca, la elasticidad del axón se ve comprometida y el citoesqueleto se quiebra. Según parece, las proteínas que  sujetan los axones en su sitio (integrinas), que están conectadas a las proteínas del citoesqueleto, tienen un papel principal en la rotura. La fuerza del impacto provoca un desplazamiento brusco del axón, desplazamiento al se opone el anclaje de las integrinas. De esta forma, tenemos que el axón se somete a dos fuerzas de sentido contrario y misma dirección, con lo que se desgarra y acaba por quebrarse el citoesqueleto de su interior. Con el citoesqueleto roto, la cascada bioquímica secundaria al impacto dañando el axón y el transporte de moléculas que no se detiene, al final se forma una especie de "callo", que es la consecuencia de la acumulación de esas moléculas transportadas y que no alcanza su destino. De este modo, la neurona retrae su propio axón formándose una especie de ampolla. Estas ampollas son el principal marcador del DAD y se corresponden con esos abultamientos que os enseñábamos en la Fig. 3.

Es fácil imaginar la extensión de dichas fuerzas de cizalla si calculamos y obtenemos las G a las que se produjo el choque (gracias a Miguel Benito Martín, aka DukeVante por su ayuda con el cálculo). Según las informaciones que tenemos, el coche podría haber chocado contra la grúa a unos 150 km/h (la fuente no está confirmada, pero es la velocidad que circula por los medios). Si transformamos esa velocidad a m/s, obtenemos 42 m/s. Si ahora dividimos por el tiempo que tardó en frenar (DukeVante y yo coincidimos en que puede haber sido un tercio de segundo, pero vamos a dilatar algo el tiempo, por no pillarnos los dedos y vamos a decir que se detuviera en medio segundo) la fuerza G a la que se sometió el cerebro de Jules Bianchi es de alrededor de 84 G. Os advierto que estos datos se deben coger con pinzas, ojo. No hay información oficial de la velocidad a la que iba el piloto, ni se conoce si hay información de la telemetría. Pero he leído que se manejan fuerzas de 50 G y hasta de 219 G. Vamos a ver si son compatibles y vamos a tomar, como referencia, ese medio segundo que tardó el coche en detenerse:

- Para 50 G: 50G x 0,5 s = 25 m/s x 3600 s/h x 0.001 km/m = 90 km/h.
- Para 219 G: 219G x 0,5 s = 109,5 m/s x 3600 s/h x 0.001 km/m = 394,2 km/h

Es evidente que el dato de 219G es absurdo. Pero si tenemos en cuenta que hemos dilatado el tiempo de frenada hasta medio segundo, y suponemos que el monoplaza se detuvo en un tercio de segundo:

50G x 0,33 s =  16,66 m/s x 3600 s/h x 0.001 km/m = 60 km/h
219G x 0,33 s = 73 m/s x 3600 s/h x 0.001 km/m = 262,8 km/h

En cualquier caso, los datos de 50G y 219G podrían descartarse. Sabemos que el coche no iba ni tan lento ni tan rápido. O pensamos que, bajo condiciones de lluvia, la velocidad de 150 km/h es bastante más razonable y la fuerza de aproximadamente 85G, por lo tanto, sería lo más cercano a la realidad. Para que comparéis la fuerza, en un despegue de un transbordador espacial se soportan entre 3 y 5 G, y al estrellarse un caza, entre 8 y 12G. Los monocascos de la Formula 1 deben aguantar, en total, 360 kN en un impacto, lo que suponen casi 50 G, en los crash tests típicos.

Así pues, con esa violencia, una deceleración brusca y rápida (de 150 km/h a 0 km/h en medio segundo o menos), las fuerzas de cizalla que se han aplicado sobre el cerebro de Jules Bianchi han sido brutales. Y podríamos presumir que el daño es bastante grande. Si vamos a la imagen que os he colocado anteriormente (Fig. 3), podríamos deducir que el número de axones dañados puede ser bastante mayor y, por lo tanto, las consecuencias son mucho más graves. 

¿Qué pronóstico tiene?

No nos engañemos. El DAD tiene un pronóstico muy sombrío. Muchísimo. Como hemos comentado anteriormente, el 90% de los pacientes que cae en coma no vuelve a despertar nunca. Normalmente, estos pacientes suelen ser víctimas de accidentes de tráfico en casos de exceso de velocidad, con lo que podríamos considerar que el daño podría ser muy similar al de Jules Bianchi.

¿Qué es lo que tiene a su favor el piloto? En primer lugar, que no está en coma, por las informaciones que nos han podido ir llegando. Esto quiere decir que su estado aún podría ser recuperable. Mientras el daño bioquímico secundario pueda frenarse, quizá las consecuencias puedan ser menos graves.

En segundo lugar, que Jules Bianchi es muy joven. Si bien es cierto que la regeneración neuronal es muy leve, incluso en la edad adulta poseemos precursores neuronales que podrían ocupar el lugar de esas neuronas dañadas y regenerar las conexiones perdidas, devolviéndole al piloto sus facultades. Esto no quiere decir que pueda volver a ponerse al volante de un Formula 1, ojo, sino que le da más posibilidades de salir adelante. En una persona más mayor, esta capacidad está muchísimo más reducida y su pronóstico podría ser peor aún.

Y, en tercer lugar, y no por eso menos importante, está el equipo que lo trata. El profesor Alessandro Frati, de la Sapienza de Roma, es uno de los mejores neurocirujanos de Europa y está ocupándose de su tratamiento. En estos casos, la cirugía primaria es muy importante para eliminar mayores daños a la zona afectada y tener al equipo preparado por si ocurre alguna crisis secundaria, aún más. Si tenemos en cuenta que el daño principal lo produce la cascada bioquímica provocada por el daño primario debido al choque, sería primordial eliminar cualquier otra interferencia que pudiera agravar, potenciar o sobreactivar dicha cascada.

Concluyendo...

No quiero engañar a nadie. Tampoco dar más esperanzas de las que hay. El DAD es un daño bastante serio y sus consecuencias no son para nada desdeñables. El pronóstico es bastante grave. Mientras se trabaja en el hospital de Mie, hay que intentar conseguir que Jules Bianchi mantenga su consciencia, no entre en coma y no aumente la presión intracraneal. Y el doctor Frati es un gran profesional, muy capaz y competente. Sin embargo, sólo han pasado tres días y el daño axonal no ha hecho más que aparecer y podría prolongarse durante semanas. El daño bioquímico secundario es imparable hasta ahora y, aunque se especula con que el polietilenglicol podría tener una acción terapéutica debido a sus propiedades sellantes, no podemos saber hasta qué punto detendría eso el daño axonal secundario (aunque en ratas ya ha demostrado ser eficaz en limitar dichos daños). Y, aunque todos deseamos que el piloto salga adelante y podamos tenerlo entre nosotros, lo cierto es que habría que prepararse para lo peor.

Desde aquí, deseamos a Jules Bianchi una pronta recuperación y mandamos un afectuoso abrazo a su familia y todo nuestro ánimo. #ForzaJules.

Quiero agradecer la redacción de este artículo a Miguel Benito Martín (DukeVante) por sus correcciones y ayuda en los cálculos de las fuerzas G y a Álvaro Bayón Medrano (VaryIngweion) su revisión crítica para hacer este artículo lo más divulgativo y menos pesado posible.

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