Pruebas electrofisiologicas

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PRUEBAS ELECTROFISIOLOGICAS Y AUXILIARES DE LABORATORIO PARA EL DIAGNOSTICO DE LAS ENFEMEDADES NEUROMUSCULARES
La sospecha clínica de enfermedad neuromuscular, desencadena da por cualquiera de los síntomas o sindromes de los capitulos que siguen, encuentra en la actualidad confirmación con facilidad en el laboratorio. El empleo inteligente de los exámenes clásicos re- quiere ciertos conocimientos sobre la bioquímica y la fisiologia de la contracción de la fibra muscular, los potenciales de acción de los nervios y la conducción neuromuscular. Por tanto, se revisarán con brevedad estos aspectos a manera de introducción para las des cripciones de los métodos de laboratorio y el tema de los capítulos que siguen. Los puntos anatómicos de importancia se presentan en las últimas partes de este capítulo, y se habló también de ellas en el capitulo 3.
Electrólitos y actividad neuromuscular
No es posible revisar aquí todos los datos bioquímicos y biofísicos que explican la formación y la conducción de los impulsos nervio- sos. Desde los primeros estudios de Hodgkin (1951) y de Hodgkin y Huxley (1952), se han escrito numerosos volúmenes sobre estos te mas. Baste con decir que los nervios y las fibras musculares, al igual que otras células corporales, conservan un ambiento interno líquido que es totalmente diferente del medio externo o intersticial. Los princi pales constituyentes intracelulares son potasio (K), magnesio (Mg) y fósforo (P), en tanto que los que están en el exterior de la célula son sodio (Na), calcio (Ca) y cloruro (Cl). Tanto en el nervio como en el músculo las concentraciones intracelulares de estos jones se conservan dentro de limites estrechos mediante fuerzas eléctricas y químicas, que conservan a las membranas en equilibrio electroquí mico (“potencial de la membrana en reposo”). Estas fuerzas son resultado de la permeabilidad selectiva de las membranas a los di versos iones y de la expulsión continua del Na intracelular a través de canales especiales por un mecanismo de bomba (“”la bomba de sodio”). La función de la bomba depende de la enzima Na-K-ATPa- sa (adenosintrifosfatasa de sodio y potasio), que está localizada en las membranas. El equilibrio electroquímico resultante hace que el interior de la célula se conserve 70 a 90 mV negativa en relación con el exterior
El potencial de la membrana en reposo depende de las con- centraciones de potasio y sodio, El interior de la célula es cerca de 30 veces más rico en K que el líquido extracelular, y la concentra ción de Na es 10 a 12 veces mayor en el líquido extracelular. En el estado de reposo las fuerzas químicas que promueven la difusión de los iones de K hacia el exterior de la célula (cuesta abajo por su gradiente de concentración) quedan contraequilibradas por las fuer- zas eléctricas (la positividad externa se opone a la difusión ulterior del K hacia el exterior). A nivel del potencial en reposo la situa- ción de los iones de Na es la opuesta: tienden a difundirse hacia el interior de la célula, tanto a causa de su gradiente de concentra- ción como a la negatividad relativa en el interior de la célula. Como la membrana es menos permeable al Na que al K, la cantidad de este último que deja la célula excede a la cantidad de Na que entra en ella, con lo que se crea la diferencia de carga a través de la membrana.
La permeabilidad de la célula al Na se encuentra bajo el control del potencial eléctrico de la membrana. Conforme se des- polariza esta ultima a causa de cambios eléctricos o químicos lige- ros, aumenta la permeabilidad al sodio. El movimiento subsecuen- te de K hacia el exterior repolariza a la membrana y, por tanto, reduce su permeabilidad al sodio. Estos flujos ligeros de iones en el estado de reposo se conocen como declinación pasiva. Si ocu- rre un grado mayor de despolarización, se plantea una situación en la cual el movimiento de K hacia el exterior no puede estabilizar a la membrana. A este nuevo umbral la membrana se vuelve aún más despolarizada y progresivamente más permeable al Na, y se desa- rrolla una corriente “explosiva” de regeneración del Na; este se desplaza cuesta abajo por sus gradientes químico y eléctrico hacia el interior de la célula. Por último se alcanza un potencial de equi- librio en el que el interior de la célula se vuelve cerca de 40 mV positiva. Esto crea un potencial de acción, que dura sólo un mili- segundo o menos antes que la membrana pierda su permeabilidad al Na y se vuelva mucho más permeable al potasio. La salida resul- tante de K repolariza a la membrana hasta el nivel de reposo. Du- rante este tiempo las fibras nerviosas y musculares son refracta- rias, al principio de manera absoluta y a continuación de manera relativa, a otro estímulo despolarizante. Si se retrasa el proceso de recuperación, la membrana celular se conserva relativamente inex- citable.
Ocurren corrientes de acción en el axón y la célula muscular cuando una región de la membrana se vuelve despolarizada. Con- forme fluyen las corrientes de acción hacia el interior de la zona despolarizada, la membrana contigua se despolariza; la despolari- zación puede llegar al umbral para el desarrollo de un potencial de acción, y se extiende de esta manera una nueva zona de aumento de la permeabilidad al Na, sujeta a la ley del todo o nada, a toda la longitud del nervio o de la membrana muscular. Este es el potencial de acción conducido (consulte a Kuffler para encontrar más detalles). Los potenciales de acción en fibras nerviosas individua- les son demasiado pequeños y breves para identificarse por las técnicas ordinarias de la conducción nerviosa, pero la andanada sumada de todas las fibras que constituyen un nervio es de tamaño suficiente para poderse registrar.
Conforme pasan los impulsos nerviosos motores en sentido centrífugo desde el axón originario hacia sus ramas terminales, la transmisión se puede “interrumpir”, en especial si la tasa de repeti- ción es excesiva y llegan impulsos con demasiada frecuencia a los puntos de ramificación. Por tanto, los impulsos pueden no llegar a la unión neuromuscular de estas fibras. O puede haber falla de la conducción a nivel de esta unión, que es lo que ocurre en caso de miastenia grave.
En los grandes nervios motores y sensitivos la extensión conti- gua de los potenciales de acción a lo largo de una fibra es lenta, y acaba por declinar a distancias largas. En estas fibras de gran longitud la conducción recibe la ayuda de las vainas de mielina. Los canales del sodio, que generan el potencial de acción, se concentran en seg- mentos expuestos cortos del axón, los nodos de Ranvier, que se en- cuentran entre los segmentos de mayor longitud de mielina. Las por- ciones del axón que están cubiertas por mielina se conservan eléctricamente aislados. Esto crea “líneas de flujo” que se concentran sobre los nodos y permiten que la corriente se genere repetidamente en cada una de estas brechas en la mielina. A nivel de estos nodos, la posición del líquido extracelular tiene un impacto sobre la conduc- ción. La velocidad de la conducción eléctrica, que se transmite de esta manera “saltatoria” de un nodo al siguiente, es muchas veces más rápida que la que se produce a lo largo de los axones amiclínicos. Las fibras de diámetro mayor, que por razón de su tamaño tienen los tiem- pos de conducción más rápidos, cuentan también con la mielina más gruesa y los internodos más largos. Los estudios ordinarios de la con- ducción nerviosa miden en general la velocidad de estas fibras de conducción rápida. Esta dependencia de la conducción nerviosa en la vaina de mielina explica diversas anomalías consecuentes a la des- trucción de esta sustancia protectora. El dato más frecuente, como cabría esperar, es lentificación de la conducción nerviosa a causa de pérdida de los impulsos con los que contribuyen las fibras de diáme- tro mayor y conducción más rápida. Cuando la destrucción de la mie- lina es grave, o un factor circulante obstaculiza a los canales que rege- neran a la corriente de sodio, ocurrirá bloqueototal de la conducción eléctrica. El estado intermedio de desmielinización parcial vuelve lenta la andanada eléctrica y la desincroniza, lo que da por resultado disper- sión temporal de los potenciales de acción que llegan al músculo. El efecto acumulativo de estos cambios consiste en reducir el número de fibras nerviosas capaces de conducir una andanada eléctrica, lo que da por resultado reducción graduada de la amplitud del potencial de acción muscular conforme se someten a prueba segmentos más largos del nervio. Esta reducción de la amplitud del potencial de acción muscular compuesto (PAMC) conforme se mueve el electrodo esti- mulatorio durante la estimulación electrofisiológica se denomina blo- queo de la conducción (descrito bajo el encabezado “Estudios de la conducción del nervio”). La conducción bloqueada de esta naturaleza es el marcador más digno de confianza de una neuropatía desmielini- zante adquirida, y de todos los cambios electromiográficos corres- ponde más de cerca al grado de la debilidad muscular (véase mas adelante).
Unión neuromuscular (placa motriz terminal)
A olufiqs
Esta es la interfase entre la fibra nerviosa finamente ramificada y la fibra muscular, en la que la actividad eléctrica del nervio motor se traduce en acción muscular (figs, 45-1 y 45-2). La fibra nerviosa, al enclavarse en la membrana celular muscular, deja un pequeño espa- cio de 50 µm, llamado surco sinóptico, entre el axolema y el sarco- lema (fig. 45-2). En la terminación nerviosa se liberan un número relativamente fijo de paquetes, o cuantos de acetilcolina (ACh), cada paquete constituido por unas 10 000 moléculas, por medio de un proceso de exocitosis a causa de la llegada de los potenciales de acción axonianos, pero se descargan también algunos de manera espontánea. Las moléculas de ACh se difunden hacia el surco sináp- tico y se fijan en los sitios receptores sobre la membrana posinápti- ca. Cada impulso desencadena la descarga de cerca de 200 cuantos de ACh y produce despolarización de tamaño suficiente para iniciar un potencial de acción en el músculo. La llegada del impulso eléc- trico abre también a los canales del calcio en la membrana presináp- tica. La toxina botulínica y la concentración elevada de iones de Mg interfieren con la entrada de calcio sobre el lado presinaptico y ele- van el umbral para la descarga de cuantos. Se sabe también que ocurre una descarga no cuantal de ACh por fuga continua. Esto pa- rece desempeñar una función en la influencia trófica del nervio so- bre el músculo.
Cada molécula de ACh está fija en una proteína receptora de esta sustancia, y por tanto produce un cambio de la configuración en la porción posináptica de la placa motriz terminal y un incremento local en la conductancia de Na y K y otros iones pequeños. Esto produce una despolarización conocida como potencial de la placa terminal. Se están formando y regenerando continuamente poten- ciales pequeños (miniaturas) de la placa terminal (PPPT) conforme se repolarizan las membranas, de manera muy semejante a lo que ocurre en el proceso de la declinación pasiva que se ha descrito. Los potenciales son demasiado pequeños para registrarse con las prue- bas electromiográficas (EMG) ordinarias, aunque puede identificar- los la colocación fortuita de la aguja cerca de una sinapsis, La ACh fija se hidroliza por acción de la colinesterasa, enzima glucoproteí- nica que existe en forma libre en el surco sinaptico; su función prin- cipal es terminar el potencial de acción y permitir la activación se- cuencial del músculo. La membrana plasmática, una vez despolarizada, es refractaria a otro potencial de acción hasta que se repolariza. El calcio que entró en la terminación nerviosa se secuestra y expulsa a continuación, y la colina proveniente de la ACh hidrolizada entra en la terminación nerviosa, sitio en el que se resintetiza a través en ACh cerca de los sitios de descarga.
El análisis de una serie rápida de contracciones musculares desencadenadas por medios eléctricos se emplea específicamente para analizar la función de la unión neuromuscular. La disminución en la amplitud de los potenciales de acción musculares es típica de falla posinaptica de la conducción, y el incremento de falla presi- náptica. La miastenia grave es la principal de las enfermedades que afectan a la unión neuromuscular. El defecto básico no es deficien- cia de Acho de su descarga, sino incapacidad de fijación al receptor posináptico, sitio en el que la fijación queda bloqueada por un anti- cuerpo. Hay otras diversas causas de trastornos sinapticos: botulis mo, antibióticos aminoglucósidos y anticuerpos del síndrome mias ténico de Lambert-Eaton, que impiden la descarga presinaptica de acetilcolina. Ciertos agentes farmacológicos interfieren con la trans- misión neuromuscular al combinarse con el receptor colinérgico (nicotinico) de la membrana posináptica y, por tanto, bloquear de manera competitiva la acción transmisora de la acetilcolina. Los fár- macos curariformes, denominados bloqueadores neuromusculares no despolarizantes, son los ejemplos principales. Hay otros fárma- cos, de manera notable succinilcolina y decametonio, que producen bloqueo neuromuscular al despolarizar a la placa terminal y a la membrana sarcoplasmica adyacente (bloqueadores neuromuscula- res despolarizantes). Los agentes que inactivan a la colinesterasa tienden el efecto opuesto, es decir, fomentan la acción de la acetil- colina. Los que se emplean en clínica son carbamatos (neostigmina, fisostigmina, piridostigmina, etc.), cuyos efectos son reversibles. Los organofosfatos (armas temibles de la guerra química) son bloquea- dores irreversibles de la función de la colinesterasa. Yohisque eoheq aal no anotolinis anluntney aua noo Beovier
En ablasnimatel eb cladeb newroe eb ni Química de la contracción muscular
Bodobne of
Sarcolema, túbulos transversos y retículo sarcoplasmico desempeñan, cada uno, una función en el control de la actividad de las fibras mus- culares. En la figura 45-3 se ilustran los componentes estructurales que participan en excitación, contracción y relajación del músculo. Después de la estimulación nerviosa se transmite un potencial de ac- ción por el sarcolema desde la región de la placa motriz terminal hacia ambos extremos de la fibra muscular. La despolarización se extiende con prontitud hacia el interior de la fibra a lo largo de las paredes de los túbulos transversales, probablemente por un potencial de acción conducido. Los túbulos transversales y las cisternas terminales del retículo sarcoplasmico entran en proximidad estrecha en los puntos referidos como tríadas. A este nivel, por un mecanismo que aún no ha podido aclararse del todo, la despolarización de los túbulos transver- sales se transmite hacia el retículo sarcoplasmico, que descarga al Ca almacenado en su interior. El calcio se fija a la proteína reguladora troponina, y por tanto elimina la inhibición ejercida por el sistema de troponina y tropomiosina sobre la proteína contráctil actina. Esto per- mite que ocurra una interacción entre las moléculas de actina de los filamentos delgados y los puentes cruzados de las moléculas de mio- sina en los filamentos gruesos, y permite que la trifosfatasa de la ade- nosina (ATPasa) de la miosina desdoble al trifosfato de adenosina (ATP) a un ritmo rápido, y por tanto brinda la energía para la contrac- ción. Este cambio químico produce una fuerza que hace que los fila- mentos se deslicen sobrepasándose uno sobre el otro. La relajación ocurre como resultado de la recaptación activa de Ca (dependiente de energía) por el retículo sarcoplásmico.
Los enlaces de pirofosfato del ATP, que brindan la energía para la contracción muscular, deben restituirse constantemente por medio de una reacción que se caracteriza por intercambios con el fosfágeno de disfofato de creatina muscular, en el que se almacenan los enlaces de fosfato de alta energía. Estas interacciones, tanto en la en contracción como en la relajación, requieren la acción de la cinasa plu de la creatina(CK). La mioglobina, otra proteína muscular impor- otante, funciona en la transferencia del oxígeno, y participan en este intercambio una serie de enzimas oxidativas. Como se mencionó con anterioridad, el Ca intracelular se descarga por el potencial de acción muscular y debe reacumularse dentro de las cisternas antes que los filamentos de actina y miosina se puedan deslizar, sobrepa sándose entre sí en la relajación. La recaptación de Cà requiere gas- to de energía considerable. Cuando es defectuosa la generación de ATP ek úsculo se conserva acortado, como sucede en la contractu- ra de la deficiencia de fosforilasa (enfermedad de McArdle) o en la deficiencia de cinasa de la fosfofructosa. Ocurre el mismo tipo de acortamiento bajo condiciones normales en algunos de los “múscu- los de captura” de ciertos moluscos, y es la base de la rigidez cada- vérica en los mamíferos.
Muchas enzimas glucolíticas y de otras clases (transaminasas, aldolasa, CK) participan también en la actividad metabólica del múscu- lo, en particular bajo condiciones relativamente anaerobias. Las fibras musculares difieren entre sí en su contenido relativo de enzimas oxi- dativas y glucolíticas; de las últimas depende la capacidad de la fibra muscular para conservar el metabolismo anaerobio durante los perio- dos de contracción con flujo sanguíneo insuficiente. Las células musculares ricas en enzimas oxidativas (fibras del tipo 1) contienen más mitocondrias y mayores cantidades de mioglobina (su color es rojo), tienen tasas de contracción y relajación más lentas, disparan de manera más tónica, y son menos fatigables que las fibras musculares que están deficientes en enzimas oxidativas. Las últimas (fibras del tipo 2) disparan en descarga si se utilizan durante las reacciones pos- turales fásicas más que durante las sostenidas. La magnitud de la acti- vidad de ATPasa de la miosina, que gobierna la rapidez de la contrac- ción, es baja en las fibras ricas en enzimas oxidativas y elevada en las fibras ricas en enzimas glucolíticas. Se ha empleado la coloración a pH 9,4 de la ATPasa de la miosina activada por Ca para clasificar a estos dos tipos de fibras en los cortes microscópicos. Las fibras del tipo 1 tienen un contenido bajo de ATPasa de la miosina, y las del tipo 2 (ricas en enzimas fosforilativas) tienen un contenido elevado de esta enzima; de aquí que las fibras del tipo 1 se tiñan ligeramente y las del tipo 2 se tiñan de color más oscuro (ocurre la reacción invertida a pH 4.6). Se han identificado también otros tipos histoquímicos menos bien diferenciados. Todas las fibras que hay en una unidad motora son del mismo tipo.
La energía química requerida para conservar las diversas ac- tividades de la célula muscular se deriva, principalmente, del meta- bolismo de los carbohidratos (glucosa sanguínea, glucógeno mus- cular) y de los ácidos grasos (ácidos grasos libres plasmáticos, ácidos grasos esterificados y cuerpos cetónicos). Hay una contribución menor de los aminoácidos de cadena ramificada y de otros tipos, pero puede incrementarse con el ejercicio prolongado.
La fuente más fácilmente disponible de energía es el glucóge- no, que se sintetiza y almacena en las células musculares. Ofrece cerca de 90% de las necesidades energéticas del músculo bajo con- diciones de trabajo intenso y durante las etapas tempranas del ejer- cicio submáximo. La glucosa y los ácidos grasos libres en sangre complementan al glucógeno intracelular conforme procede el ejer- cicio. Los ácidos grasos libres se obtienen a partir de los triglicéri- dos endógenos (que se encuentran principalmente en las fibras del tipo 1), a partir de los triglicéridos descargados por las lipoproteínas circulantes, y a partir de la lipólisis del tejido adiposo. Los ácidos grasos brindan la mayor parte de las necesidades energéticas del músculo en reposo.
Se han investigado muy a fondo las reacciones enzimáticas que participan en el transporte de estos sustratos hacia el interior de las células musculares y su síntesis y su degradación intracelulares durante las condiciones celulares anaerobias y aerobias, y se han identificado la mayor parte de las enzimas participantes. Este tema es demasiado complicado para presentarse en una obra de neurolo- gía, pero se sabe suficiente sobre estos asuntos para afirmar, sin temor a equivocarse, que diversas enfermedades pueden trastornar las funciones contráctiles del músculo en diferentes maneras sin que se destruya la fibra. Hay deficiencias enzimáticas específicas que se encuentran bajo control genético que pueden afectar a la utilización de carbohidratos (miofosforilasa, enzima desramificada, fosfofruc- tocinasa, fosfogliceromutasa y desaminasa del mioadenilato), la uti- lización de ácidos grasos (deficiencias de carnitina y de palmitoil- transferasa de la carnitina), el metabolismo del piruvato, y la actividad oxidasa del citocromo (en las enfermedades mitocondriales). Se ha- blará de estos aspectos en los capítulos subsecuentes.
La contracción de la fibra muscular debe considerarse como una serie de sucesos electroquímicos y como suceso mecánico. El cambio mecánico dura mucho más que el eléctrico, y se extiende durante el periodo en el que la fibra muscular es refractaria a otro potencial de acción. La contracción se volverá prolongada cuando llegue un segundo potencial de acción muscular, después de la etapa refractaria del potencial de acción previo pero antes que el músculo se haya relajado. Por tanto, a la frecuencia de disparo de la célula del asta anterior de más de 100 por segundo, las fasciculaciones se fusionan en una contracción sostenida o tetania fusionada. En las contracciones más sostenidas hay tetania incompleta, que se logra mediante tasas de disparo de 40 a 50, por segundo. De esta manera, los fenómenos mecánicos se suavizan convirtiéndose en un procesocontinuo, aunque los potenciales eléctricos se presenten como una serie de despolarizaciones separadas por intervalos durante los que la membrana muscular readopta su estado polarizado en reposo.
Como se señaló en el capítulo 3, siempre deberá considerarse a la fisiología de la actividad muscular en términos de unidades motoras, es decir, el grupo de fibras musculares dentro del dominio de cada célula del asta anterior. La fuerza de la contracción muscu- lar es una función del número y las tasas de disparo de muchas uni- dades motoras. La suavidad de la contracción dependerá del reclu- tamiento integrado de unidades motoras de tamaño creciente. La señal eléctrica de esta contracción sumada, según se registra en la superficie cutánea sobre un músculo, es el aspecto principal del EMG de superficie y constituye la base de los exámenes de la conducción de los nervios motores. La aguja coaxil insertada en el músculo efectúa un muestreo de multitud de unidades motoras en la vecindad del electrodo. Cuando la desencadena una contracción voluntaria soste- nida, la ráfaga de la actividad eléctrica proveniente de muchas uni- dades a distancias diferentes de los electrodos se conoce como pa- trón de interferencia. Si las unidades motoras se estimulan mediante un estímulo eléctrico breve aplicado a un nervio motor, el efecto será un potencial de acción muscular compuesto (PAMC). Este po- tencial se puede visualizar en la pantalla de un osciloscopio o en una computadora, pero se puede convertir también en un ruido audible. (véase más adelante, bajo “Estudios de la conducción del nervio” y “Examen del músculo con aguja”).