Red capilar del sistema respiratorio
ResumenLos vasos sanguíneos del cerebro constituyen una red vascular a escala micrométrica responsable del suministro de oxígeno y nutrición. En este estudio, analizamos los tejidos cerebrales de la corteza cingulada anterior y la circunvolución temporal superior de los casos de esquizofrenia y de los controles emparejados por edad y género mediante el uso de microtomografía por radiación sincrotrón o micro-CT con el fin de examinar la estructura tridimensional de los vasos cerebrales. Se trazaron más de 1 m de vasos sanguíneos cerebrales para construir modelos de coordenadas cartesianas, que luego se utilizaron para calcular los parámetros estructurales, incluidos el diámetro y la curvatura de los vasos. La distribución de los diámetros exteriores de los vasos mostró un pico a 7-9 μm, correspondiente al diámetro de los capilares. Las curvaturas medias de los vasos capilares mostraron una correlación significativa con las curvaturas medias de las neuritas, mientras que el diámetro medio de los capilares fue casi constante, independientemente de los casos. Nuestros estudios anteriores indicaron que las neuritas de los casos de esquizofrenia son delgadas y tortuosas en comparación con los controles. Los capilares tortuosos con un diámetro constante deberían ocupar un volumen casi constante, mientras que las neuritas que sufren un adelgazamiento de las neuritas deberían tener volúmenes reducidos, lo que da lugar a un desequilibrio volumétrico entre las neuronas y los vasos. Sugerimos que la correlación estructural observada entre las neuronas y los vasos sanguíneos está relacionada con las anormalidades neurovasculares en la esquizofrenia.
Los capilares cerebrales se rompen
ResumenLa mayor parte de la vasculatura del cerebro está compuesta por intrincadas redes capilares revestidas por pericitos capilares. Sin embargo, sigue sin estar claro si los pericitos capilares influyen en el flujo sanguíneo. Utilizando la microscopía de dos fotones para observar y manipular los pericitos capilares del cerebro in vivo, descubrimos que su estimulación optogenética disminuye el diámetro del lumen y el flujo sanguíneo, pero con una cinética más lenta que la estimulación similar de las células murales en las arteriolas piales y precapilares situadas aguas arriba. Esta lenta vasoconstricción fue inhibida por el vasodilatador de uso clínico fasudil, un inhibidor de la Rho-cinasa que bloquea la maquinaria contráctil. Los pericitos capilares también fueron más lentos a la hora de volver a la línea de base tras la dilatación inducida por la hipercapnia, y más lentos a la hora de dilatarse hacia la línea de base tras la vasoconstricción inducida optogenéticamente. La ablación óptica de pericitos capilares individuales condujo a una dilatación local sostenida y a una duplicación del flujo de células sanguíneas selectivamente en los capilares que carecían de contacto con los pericitos. Estos datos indican que los pericitos capilares contribuyen a la resistencia al flujo sanguíneo basal y a la modulación lenta del flujo sanguíneo en todo el cerebro.
Biología de las redes capilares
Las telangiectasias capilares cerebrales están presentes en el 0,4% de las autopsias1 y representan entre el 4% y el 20% de los 4 tipos de malformaciones vasculares intracerebrales,2,3 que también incluyen las malformaciones arteriovenosas, los hemangiomas cavernosos y las anomalías venosas.1,3
Las telangiectasias capilares cerebrales suelen encontrarse en el puente de Varolio,1,2,4,5 pero también suelen localizarse en la médula, el núcleo caudado, el cerebro,3 los hemisferios cerebelosos y la médula espinal.2 Las localizaciones de las grandes malformaciones cerebrales más raras
oscilan entre unos pocos milímetros y 2 cm1,2,3 de tamaño. Varios estudios han considerado que las lesiones > 1 cm son grandes y han descubierto una mayor incidencia de síntomas asociados.3,6 También se han descrito telangiectasias capilares sintomáticas cuando se asocian a otras malformaciones vasculares.2 Síntomas
hiperreflexia, parestesias,1,4 paraparesia espástica progresiva,3 convulsiones, confusión, parálisis de los nervios craneales o de los núcleos craneales,6 y hemorragia.3,5 Los síntomas pueden imitar los ataques isquémicos transitorios y la enfermedad inflamatoria neurológica,4
Función de la red capilar
Fig 1. Arquitectura multiescala de las redes microvasculares en el cerebro humano con una representación de diferentes escalas de longitud.(a) Escala del cerebro (∼63 cm2 × 300 μm): Sección cortical de 300 μm de grosor, en la que se han inyectado vasos sanguíneos con tinta china para mejorar el contraste [7]. (b) Escala macroscópica (∼18 mm2 × 300 μm): reconstrucción de partes del surco colateral mediante microscopía láser confocal [8]. (c) Escala mesoscópica (∼5 mm2 × 300 μm): región de interés en la que los vasos de más de 10 μm de diámetro están coloreados en negro y los vasos de menos de 10 μm de diámetro en rojo (los diámetros se han multiplicado por 2 para su visualización). En contraste con el lecho capilar, los árboles arteriolares y venulares tienen una estructura cuasi-fractal [9]. (d) Escala microscópica (∼0,07 mm2 × 300 μm): vista detallada del lecho capilar. El lecho capilar es denso y llena el espacio en una longitud de corte de ∼ 50 μm [9].
Fig. 2. Diagramas esquemáticos del enfoque híbrido y de las correlaciones espaciales entre los sitios de acoplamiento.(a) Los árboles arteriolares (A) y venulares (V) (redes negras) se sumergen en el tejido cortical, donde sus extremos están conectados al lecho capilar (rojo claro). Debido a la arquitectura multiescalar del cerebro humano (Fig. 1), adoptamos dos estrategias distintas para modelar el flujo sanguíneo a escala macroscópica, en función de la posición jerárquica de los vasos en la red microvascular. Se utiliza un enfoque de red en los árboles arteriolares y venulares, mientras que el lecho capilar se considera un continuo. A continuación, el modelo de continuo se discretiza utilizando celdas de malla gruesa (verde) a escala mesoscópica, con un tamaño hx × hy × hz ≃ (250 μm)3. El lado de una celda de discretización es significativamente mayor que la longitud característica capilar lcap = 50 μm. Los puntos rojos corresponden a los puntos de acoplamiento que conectan las arteriolas (o vénulas) con los vasos capilares, donde deben aplicarse las condiciones de acoplamiento. (b) Utilizamos datos anatómicos precisos para ilustrar las correlaciones espaciales entre los puntos de acoplamiento. Se han calculado las distancias mínimas entre todos los puntos de acoplamiento según sus tipos (arteriolar a arteriolar, venular a venular y arteriolar a venular). El gráfico del histograma presenta los porcentajes de acoplamientos asociados al mismo rango de distancia mínima.
