Tamaño de las neuronas piramidales del hipocampo en la

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80.090
ORIGINAL
Tamaño de las neuronas piramidales del
hipocampo en la esquizofrenia
J.R. Highleya, M.A. Walkera, B. McDonalda, T.J. Crowb y M.M. Esiria
aDepartamento
bDepartamento
de Neurología Clínica. Universidad de Oxford. Oxford.
de Psiquiatría. Universidad de Oxford. Oxford. Reino Unido.
INTRODUCCIÓN: Los metaanálisis de estudios sobre
el tamaño del hipocampo han indicado que esta
estructura es menor en la esquizofrenia. Esto podría
reflejar una reducción de las neuronas que lo
constituyen o bien un número reducido de neuronas.
OBJETIVOS: Medir el tamaño de las neuronas
piramidales del hipocampo en los cerebros de
individuos con y sin esquizofrenia.
MÉTODO: Se estimó el tamaño de las neuronas
piramidales en los subcampos del hipocampo a partir
de secciones obtenidas cada 5 mm a lo largo de la
longitud completa del hipocampo derecho e
izquierdo, a partir de los cerebros de 13 individuos
con esquizofrenia y 16 controles. Los resultados
fueron evaluados utilizando el análisis de la
covarianza para medidas repetidas buscando un
efecto principal del diagnóstico y el sexo, y las
interacciones de éstos con el tamaño.
RESULTADOS: No pudimos detectar diferencias
significativas relacionadas con el diagnóstico, el sexo
o el tamaño para cualquier subcampo del hipocampo
en esta serie de casos.
CONCLUSIONES: Para esta serie de cerebros, el
tamaño de las células del hipocampo permanece
inalterado en la esquizofrenia.
Size of hippocampal pyramidal neurons in
schizophrenia
BACKGROUND: Meta-analyses of hippocampal size
have indicated that this structure is smaller in
schizophrenia. This could reflect a reduction in the
size of constituent neurons or a reduced number of
neurons.
AIMS: To measure the size of hippocampal
pyramidal neurons in the brains of people with and
without schizophrenia.
METHOD: Pyramidal neuron size in hippocampal
subfields was estimated stereologically from sections
taken at 5 mm intervals throughout the whole length
of right and left hippocampi from the brains of 13
people with schizophrenia and 16 controls. Results
were assessed using repeated-measures analysis of
covariance looking for a main effect of diagnosis and
gender, and interactions of these with size.
RESULTS: We were unable to detect significant
differences related to diagnosis, gender or size for
any hippocampal subfield for this series of cases.
CONCLUSIONS: For this series of brains,
hippocampal cell size is unchanged in schizophrenia.
Key words:
Schizophrenia. Meta-analyses. Hippocampal neurons.
Palabras clave:
Esquizofrenia. Metaanálisis. Neuronas del hipocampo.
Este trabajo fue financiado por becas de The UK Medical Research
Council y the Wellcome Trust.
Correspondencia: Prof. M.M. Esiri.
Neuropathology Department. Radcliffe Infirmary.
Oxford OX2 6HE, UK.
Correo electrónico: margaret.esiri [email protected]
Traducido por Virginia Soria de British Journal of Psychiatry
2003;183:414-7.
© 2003, con autorización de The Royal College of Psychiatrists.
11
El hipocampo ha interesado a los investigadores de la
esquizofrenia durante muchas décadas. Los estudios experimentales y en humanos han mostrado su indudable
importancia en las funciones de la memoria, las cuales
se muestran selectivamente alteradas en individuos con
esquizofrenia (Gruzelier et al, 1988; Saykin et al, 1991;
Gur et al, 1998). Además, algunos estudios de imagen
estructural realizados en pacientes vivos, así como estuPsiq Biol 2004;11(4):129-33
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TABLA 1. Características de las preparaciones y de los donantes de las muestras de cerebro utilizadas
en este estudio
Control
Edad (años)a, media ± DE
Intervalo muerte a post mortem (h)b, media ± DE
Tiempo en formalina (años)c, media ± DE
Hospital de origend, n
Belfast
Oxford
Runwell
Prescripción de medicación neurolépticae
Poca
Media
Mucha
Duración de la enfermedad (años)f, media ± DE
Esquizofrenia
Mujer
(n = 7)
Varón
(n = 9)
62,71 ± 9,88
52,5 ± 29,7
1,86 ± 1,46
58,78 ± 12,01
37,0 ± 28,3
2,56 ± 1,24
61,20 ± 13,95
59,0 ± 43,7
4,40 ± 9,88
62,75 ± 10,00
58,9 ± 37,9
3,75 ± 1,49
0
5
2
NA
0
7
2
NA
2
1
2
2
2
4
2
1
2
31,20 ± 8,87
0
2
6
30,75 ± 14,44
NA
NA
Mujer
(n = 5)
Varón
(n = 8)
DE: desviación estándar; NA: no aplicable.
aNo hay diferencias entre grupos (mediante ANOVA, todos los valores F
≤ 0,40; p ≥ 0,531).
bNo hay diferencias entre grupos (mediante ANOVA, todos los valores F(1,25) ≤ 1,12; p ≥ 0,300).
(1,25)
cPacientes con mayor duración que los controles (mediante ANOVA, todos
los valores F(1,25) = 10,44;
sexos o en la interacción sexo × diagnóstico (ambos valores F(1,25) ≤ 1,36; p ≥ 0,255).
d
2
p ≥ 0,003); no se observaron diferencias entre
Sin diferencias entre grupos (χ = 10,28, g.l. = 6; p = 0,114).
eSin diferencias entre los sexos en pacientes (χ2 = 3,85; g.l. = 2; p = 0,146).
fSin diferencias entre los sexos en pacientes (mediante ANOVA, valores F
(1,11)
dios post mortem, informan de reducciones del tamaño
del hipocampo en la esquizofrenia (Bogerts et al, 1985;
Falkai y Bogerts, 1986; Jeste y Lohr, 1989; Nelson et al,
1998); sin embargo, este hecho no ha sido confirmado
por todos los estudios, quizá porque, en ocasiones, el
número de individuos estudiados era demasiado reducido para detectar algunas de las disminuciones, bastante
sutiles (Altshuler et al, 1990; Bruton et al, 1990; Heckers et al, 1990, 1991). El metaanálisis de Nelson et al
(1998) de estudios de resonancia magnética (RM) in vivo indicó una reducción en el tamaño del hipocampo de
aproximadamente un 4%.
La disminución del tamaño de una estructura cerebral
puede reflejar una dimensión reducida de las células
gliales y las neuronas constituyentes y sus procesos, así
como (o como una alternativa a) un número reducido de
neuronas. Por tanto, es importante documentar las estimaciones del tamaño de las células, así como el número
de células en las estructuras cerebrales que son de interés en la esquizofrenia. Aquí presentamos nuestros resultados respecto al volumen de las células piramidales,
estimado estereográficamente, en el hipocampo de ambos lados de cerebros obtenidos de 13 individuos con
esquizofrenia y 16 controles.
MÉTODO
Los cerebros estudiados en esta investigación eran un subgrupo de 29 muestras de una colección que ha sido descrita en
otro lugar (Highley et al, 1999; McDonald et al, 2000; Walker
et al, 2002). En resumen, los cerebros se obtuvieron post mor-
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< 0,005; p = 0,952).
tem de pacientes con esquizofrenia y un grupo control, y fueron fijados mediante una suspensión de solución de formalina
al 10%. Las notas clínicas de los pacientes y controles fueron
evaluadas por un psiquiatra (T.J.C. o Dr. Stephen J. Cooper de
la Queen’s University, Belfast) para asegurar que, o bien cumplían criterios DSM-IV para esquizofrenia o trastorno esquizoafectivo (American Psychiatric Association, 1994), o bien estaban libres de trastorno psicopatológico. El pariente más cercano dio el consentimiento para el uso de los tejidos cerebrales
para la investigación. Todos los cerebros fueron examinados
por un neuropatólogo (BM), enmascarado para el diagnóstico
y el sexo, quién los confirmó como libres de cambios neuropatológicos significativos. En particular, no se observaron evidencias de enfermedad cerebrovascular, enfermedad de Alzheimer o enfermedad de Parkinson. Todas las mediciones se
realizaron (por Walker et al) enmascaradas para el diagnóstico
y el sexo. Los detalles demográficos de los donantes de cerebros en este estudio se muestran en la tabla 1.
Los lóbulos temporales se disecaron del resto del cerebro y
se seccionaron en cortes coronales de 5 mm a lo largo de toda
su longitud, de forma que la totalidad del hipocampo se encontraba disponible para el examen histológico. Cada corte fue
impregnado en cera de parafina, tras lo cual se obtuvo una sección de 25 µm de su cara anterior que fue montada en un portaobjetos revestido, teñida con violeta de cresilo y azul de luxol rápido y cubierta. Los contornos de los 4 subcampos del
hipocampo definidos citoarquitectónicamente fueron delineados en la forma descrita por West y Gundersen (1990):
1. El hilio (CA4).
2. Una amalgama de los subcampos CA2 y CA3 (en adelante CA2/3).
3. El subcampo CA1.
4. El subículo.
Se midió la densidad volumétrica (Vv) de estos subcampos
en ambos lados del cerebro, para lo que se utilizaron técnicas
estereográficas de recuento de puntos (Howard y Reed, 1998).
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Métodos estadísticos
El volumen celular para cada subcampo fue evaluado mediante un análisis de la covarianza para medidas repetidas
(ANCOVA), con el diagnóstico y el sexo como factores entresujetos y el lado como un factor intrasujeto, utilizando la versión 6.12 de SAS para Macintosh. Dado que había una diferencia significativa entre los cerebros de los grupos control y
de esquizofrénicos en el tiempo pasado en formalina previo a
la preparación histológica, esta variable fue incluida como una
covariable en el modelo ANCOVA. Se analizó el efecto principal del diagnóstico, el sexo y las interacciones de éstos con
el lado, y el sexo y el lado conjuntamente. Dado el número de
efectos analizados para cada medida, se estableció un valor p
de 0,01. Por tanto, para que un efecto fuera significativo tenía
que generar un valor de p ≤ 0,01.
Fig. 1. Región del hipocampo CA2/3 con patrón de muestreo superpuesto.
RESULTADOS
Calidad de las mediciones
En este estudio, la densidad volumétrica hace referencia a la
proporción de cada subcampo del hipocampo que está ocupada
por cuerpos celulares de neuronas piramidales.
Los portaobjetos preparados fueron examinados con un
objetivo de 60 aumentos y un microscopio Olympus BX50
montado con una videocámara de color JVC TK-C1380 y un
motor por etapas, los cuales fueron controlados y visionados
en un ordenador que ejecutaba el software de muestreo estereográfico Olympus Cast-Grid 2.0. En cada preparación, cada subcampo fue examinado en puntos específicos posicionados en una matriz de patrones de búsqueda que cubría la totalidad del subcampo (fig. 1). El patrón de búsqueda era de
0,5 × 0,5 mm2 para el hilio y los subcampos CA2/3, de 1 × 1
mm2 para el subcampo CA1, y de 0,75 × 0,75 mm2 para el
subículo. Cada subcampo apareció en un promedio de 6,7
portaobjetos por caso (rango, 3-15; en algunos casos, el hipocampo fue seccionado oblicuamente y, en consecuencia, apareció en pocas secciones, sin que ello alterara la intensidad
del muestreo). La densidad neuronal (Nv) fue contabilizada
en una media de 57 disecciones y la densidad volumétrica
(Vv) fue evaluada con una media de 88 cuadros por caso;
una media de 89 neuronas fueron contabilizadas para Nv, y una
media de 135 puntos fueron contabilizados para la estimación de Vv por caso. Cada punto se enfocó en un plano dentro de la sección, y una matriz de 36 puntos de análisis aleatorios distribuidos por la imagen microscópica. Se contabilizó el número de puntos de análisis que se situó sobre cuerpos
celulares piramidales, y se calculó el número medio de pun–
tos contabilizados (P) por imagen. Las células piramidales
fueron identificadas en función de su posición, su orientación, la presencia de una dendrita apical y un nucléolo prominente y único. La densidad volumétrica fue calculada para
–
cada subcampo mediante Vv = P/36.
En un estudio previo se había estimado la densidad neuronal
(número de células por unidad de volumen, Nv) dentro de cada
subcampo del hipocampo (Walker et al, 2002; se puede obtener más detalles solicitándolos al autor). Utilizando estos datos, se calculó la media del volumen (VN) del cuerpo de las células piramidales mediante la fórmula VN = Vv/Nv.
15
El coeficiente de error observado (CEO) para las estimaciones individuales del volumen del subcampo, la
densidad celular y el número de células se calculó para
10 casos según la forma descrita por Gundersen y Jensen
(1987) y West y Gundersen (1990). Este coeficiente es
una medida de la variabilidad de las medidas de una estructura específica a lo largo de diferentes cortes; los valores posibles se encuentran entre 0 y 1. Se encuentra incrementado en las estructuras con formas irregulares y
en las mediciones imprecisas y poco fiables. Para las medidas de VN, todos los valores medios del CEO fueron
≤ 0,121. Para las medidas de Vv, todos los valores medios del CEO fueron ≤ 0,061. Para Nv, los valores medios del CEO fueron ≤ 0,1001. Los valores del CEO pueden utilizarse para estimar el porcentaje de la varianza
–
relativa observada (DE/X)2 de cada medida, que se explica por la verdadera varianza entre sujetos, en lugar de la
estimación de volumen estereográfica (West y Gundersen, 1990; West, 1999). Idealmente, éste debería ser mayor del 50%. Esto fue cierto para todas las medidas de
VN (todas ≥ 80,2%). La conclusión a la que se puede llegar es que las medidas son de una fiabilidad y precisión
adecuadas.
Los efectos del diagnóstico, el sexo y el lado
En la figura 2 se expone un gráfico de barras de los
volúmenes celulares medios. Los volúmenes celulares
medios ± desviación estándar (DE) para los subcampos
fueron los siguientes:
1. Hilio: 4,08 × 10–6 ± 0,84 × 10–6 µl para los controles y 3,82 × 10–6 ± 1,23 × 10–6 µl para los pacientes.
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6
Control femenino
Esquizofrenia femenina
Volumen celular (X 10-6 µl)
5
Control masculino
Esquizofrenia masculina
4
3
2
1
0
Hilio
izquierdo
Hilio
derecho
CA2/3
CA2/3
izquierda derecha
CA1
izquierda
CA1
derecha
Subículo
izquierdo
Subículo
derecho
Fig. 2. Volúmenes de células piramidales para subregiones del hipocampo (las barras muestran las medias y el error
estándar de la media). Los casos han sido subdivididos en función del sexo y la categoría de la enfermedad.
2. CA2/3: 3,88 × 10–6 ± 1,09 × 10–6 µl para los controles y 3,45 × 10–6 ± 1,05 × 10–6 µl para los pacientes.
3. CA1: 2,54 × 10–6 ± 0,59 × 10–6 µl para los controles y 2,25 × 10–6 ± 0,46 × 10–6 µl para los pacientes.
4. Subículo: 2,52 × 10–6 ± 0,57 × 10–6 µl para los controles y 2,25 × 10–6 ± 0,46 × 10–6 µl para los pacientes.
No había un efecto significativo para el diagnóstico,
el sexo o el lado para ningún subcampo. Por tanto, para el
hilio, todos los valores F(1,24) ≤ 1,22; p ≥ 0,2021; para
el subcampo CA2/3, todos los valores F(1,24) ≤ 3,25; p ≥
0,0842; para el subcampo CA1, todos los valores F(1,23)
≤ 1,35; p ≥ 0,2574; para el subículo, todos los valores
F(1,23) ≤ 2,19, p ≥ 0,1522.
DISCUSIÓN
El hallazgo principal de este estudio es la ausencia de
cambio de tamaño de las neuronas piramidales del hipocampo en la esquizofrenia. Según nuestro conocimiento,
con anterioridad se han realizado 5 estudios sobre este parámetro (Christison et al, 1989; West y Gundersen, 1990;
Benes et al, 1991, 1998; Arnold et al, 1995; Zaidel et al,
1997; West, 1999); 2 de ellos no hallaron cambios y 3 encontraron una disminución del tamaño en la esquizofrenia. Todos tenían un número de casos de esquizofrenia
comparable al del presente estudio. El número de controles era similar al nuestro en 4 estudios, pero fue mayor en
otro estudio negativo. En todos los trabajos se utilizó la
tinción Nissl. Sólo un estudio previo además del nuestro
examinó ambos lados del cerebro, y sólo nuestro estudio
muestreó el hipocampo en toda su extensión.
Hemos evaluado el potencial de la especificidad regional de los cambios en la esquizofrenia dividiendo el
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hipocampo en 4 subcampos. No realizamos la división
de los subcampos del hipocampo en sus mitades anterior
y posterior. Por tanto, es posible que los cambios en una
mitad (anterior o posterior) de un subcampo puedan haberse enmascarado o “diluido” por la varianza en la otra
mitad. En un metaanálisis sobre los volúmenes del hipocampo en la esquizofrenia evaluados por RM se encontró que la inclusión de la amígdala, situada en el hipocampo anterior, en la región de interés incrementó significativamente el tamaño de la reducción del volumen
observado en la esquizofrenia. Se recomendó que, en investigaciones futuras, las alteraciones relativas al hipocampo anterior y posterior en la esquizofrenia se evaluasen de forma separada (Nelson et al, 1998). Es también
posible que en nuestro estudio no se haya detectado una
reducción “verdadera” del tamaño celular en algunos
subcampos del hipocampo, dado el pequeño tamaño
muestral (error tipo II).
Se han descrito reducciones del tamaño neuronal para
otras regiones del cerebro en la esquizofrenia, como el
córtex prefrontal dorsolateral, el córtex anterior cingulado, las células de Purkinje cerebelosas, la sustancia negra y el locus ceruleus, pero no en el córtex motor o en
el córtex calcarino (revisado por Harrison, 1999). Se necesitarán más estudios antes de que la posición de estos
cambios en la enfermedad pueda ser juzgada.
Agradecimiento
Agradecemos a los Dres. S.J. Cooper y B. Herron su
ayuda en la valoración clínica y la extracción post mortem de los cerebros, respectivamente, en algunos de los
casos incluidos en este estudio.
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IMPLICACIONES CLÍNICAS
– Los déficit de memoria en la esquizofrenia no pueden ser atribuidos a alteraciones en el tamaño de las
neuronas del hipocampo.
– La disminución del tamaño del hipocampo en la esquizofrenia no se explica por el tamaño reducido de las
neuronas del hipocampo.
LIMITACIONES
– Los tamaños muestrales son relativamente pequeños.
– Hay la posibilidad de un error tipo II (fallo en detectar una diferencia verdadera entre cerebros de individuos con y sin esquizofrenia).
– El hipocampo fue analizado como un todo, de forma
que los cambios en una parte, como la mitad anterior,
pueden haber sido omitidos.
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