Estudio morfológico de los puentes intervasculares en la corteza cerebral humana

Abstract

Los puentes intervasculares (PIVs) han sido descritos como tubos de membrana basal sin luz, que conectan vasos de la microcirculación entre si y se localizan en diferentes órganos tanto de animales como de humanos, incluido el sistema nervioso central (SNC). Han sido nombrados de formas diversas lo que ha representado una dificultad en su estudio. Su origen, distribución y significado es un tema controvertido. En los últimos años estas estructuras han cobrado importancia en relación a patologías del SNC, sobre todo en las de tipo neurodegenerativo. El objetivo de este trabajo ha sido caracterizar morfológicamente los PIVs de la corteza cerebral humana, estudiar su distribución en función de las diferentes regiones cerebrales, proponer una clasificación y estudiar si estos estaban afectados en pacientes fallecidos a consecuencia de la evolución de un traumatismo cráneo-encefálico (TCE) grave. Para ello se han estudiado muestras de corteza cerebral de 6 individuos fallecidos sin patología aparente del SNC (grupo control) y muestras de 6 individuos fallecidos a causa de un TCE grave (grupo TCE). El estudio se ha basado en inmunomarcajes para colágeno IV, para laminina y para factor von Willebrand así como en tinciones nucleares con To-Pro-3 iodine. Las muestras han sido visualizadas mediante microscopia óptica, microscopia láser confocal y microscopia electrónica de transmisión. Los resultados obtenidos han demostrado que los PIVs están compuestos de colágeno IV y de laminina, que son los componentes mayoritarios de la membrana basal capilar. Además no presentaban endotelio ni células en su interior, pero en el lado abluminal de los PIVs se han localizado unas células de morfología similar a los pericitos, o un subtipo de estos, lo cual nos ha permitido proponer una clasificación. La clasificación propuesta ha sido: PIVs tipo A: sin células; PIVs tipo B: con una célula en uno de sus extremos; PIVs tipo C: con células a ambos extremos; PIVs tipo D: con una célula central y PIVs tipo E: desestructurados o “rotos”. La distribución de los PIVs fue homogénea en la corteza cerebral, a excepción de las muestras procedentes de la región temporal, en nuestro caso del gyrus parahipocampal, lo que hemos relacionado con la diferente citoarquitectonia y angioarquitectonia de esta región. En el grupo control, la densidad capilar y la densidad de PIVs en las diferentes regiones de la corteza cerebral estudiadas presentaron una correlación positiva. Además, en este grupo, el tipo más frecuente de PIVs fue el A. En el grupo de TCE se observó una disminución significativa de la densidad de PIVs respecto al grupo control, siendo los del tipo E los más frecuentes. También en el grupo TCE se observó una disminución significativa de la densidad capilar en relación al grupo control así como un aumento de la lacunaridad. Estas observaciones se pueden correlacionar con una desestructuración de la angioarquitectura del parénquima cerebral lo cual facilitaria la isquemia tisular. Tanto el aumento de la lacunaridad, que implica aumento de las distancias intercapilares, como el aumento de los PIVs rotos en el grupo TCE se pude atribuir al edema (vasogénico y citotóxico) que se produce en los TCE graves.

The intervascular bridges (PIVs) have been described as basal membrane tubes without light, which connect vessels of the microcirculation to each other and are located in different organs of both animals and humans, including the central nervous system (CNS). They have been named in various ways what has represented a difficulty in their study. Its origin, distribution and meaning are a controversial issue. In recent years these structures have become important in relation to CNS pathologies, especially in those of neurodegenerative type.

The objective of this work was to morphologically characterize the PIVs of the human cerebral cortex, to study their distribution according to the different cerebral regions, to propose a classification and to study if these were affected in deceased patients as a consequence of the evolution of a traumatic brain injury (TBI). To this end, cerebral cortex samples from 6 deceased individuals without apparent CNS pathology (control group) and samples from 6 individuals who died due to a severe TBI (TBI group) have been studied. The study has been based on immunolabelling for collagen IV, for laminin and for von Willebrand factor as well as in nuclear stains with To-Pro-3 iodine. The samples have been visualized by means of optical microscopy, confocal laser microscopy and transmission electron microscopy.

The results obtained have shown that PIVs are composed of collagen IV and laminin, which are the major components of the capillary basement membrane. In addition, they did not have endothelium or cells inside, but on the abluminal side of the PIVs, cells with morphology similar to pericytes, or a subtype of them, have been located, which has allowed us to propose a classification. The proposed classification has been: PIVs type A: without cells; PIVs type B: with a cell at one end; PIVs type C: with cells at both ends; PIVs type D: with a central cell and PIVs type E: unstructured or "broken". The distribution of the PIVs was homogeneous in the cerebral cortex, with the exception of the samples from the temporal region, in our case of the gyrus parahipocampal, which we have related to the different cytoarchitectonia and angioarchitectonia of this region. In the control group, the capillary density and density of PIVs in the different regions of the cerebral cortex studied showed a positive correlation. In addition, in this group, the most frequent type of PIVs was A. In the TCE group, there was a significant decrease in the density of PIVs compared to the control group, with type E being the most frequent. Also in the TCE group a significant decrease in capillary density was observed in relation to the control group as well as an increase in lacunarity. These observations can be correlated with a destructuring of the angioarchitecture of the cerebral parenchyma, which would facilitate tissue ischemia. Both the increase in lacunarity, which implies an increase in intercapillary distances, and the increase in ruptured PIV in the TCE group can be attributed to the edema (vasogenic and cytotoxic) that occurs in severe TBI.