Tecniche Diagnostiche e Terapeutiche in Neurologia

Neuroepidemiologia

Le malattie legate al cervello sono generalmente dovute a una concomitanza di fattori genetici e fattori ambientali, per cui nel corso degli ultimi anni ha preso spazio nello studio della neurologia la farmacogenomica che permette di valutare l'espressione genica delle diverse parti del cervello. Insieme al neuroimaging, che permette di visualizzare la presenza di specifiche proteine mutate mediante molecole traccianti, la neuroepidemiologia studia le patologie neurologiche più frequenti per classe di età e per sesso. Con il termine tasso di prevalenza si indica il numero di casi di una data malattia presenti all'interno di una certa popolazione, e con il termine tasso di incidenza si indica il numero di nuovi casi della malattia di interesse in una data popolazione durante un periodo di tempo predefinito.

Anatomia funzionale e fisiologia del sistema nervoso

Il sistema nervoso è formato da due popolazioni cellulari:

• Neuroni sono cellule eccitabili (capaci di creare una risposta attiva a una stimolazione o a una sommatoria di stimolazioni) che rappresentano l'unità funzionale che riceve il segnale inviato da altri neuroni, dall'ambiente oppure dai tessuti e gli organi bersaglio sotto forma di potenziale d'azione, elaborano il messaggio e producono una risposta tramite un nuovo impulso. Le cellule neuronali presentano un'elevata attività sintetica ed enormi richieste metaboliche associate a un continuo consumo di ossigeno (il cervello riceve circa un quinto dell'ossigeno e del glucosio in uscita dal cuore); nell'organismo umano adulto sono presenti circa 100 miliardi di neuroni collegati da 10.000 miliardi di sinapsi per un peso medio di circa 1250 grammi ed ogni giorno vengono persi circa 85.000 neuroni sottocorticali.
• Cellule della glia sono cellule di supporto che formano la trama interstiziale del sistema nervoso centrale e sono in grado di ricevere e trasmettere segnali elettrici sotto forma di potenziali di azione, di mantenere la vitalità neuronale e controllare l'ambiente elettrochimico, metabolico e immunologico del sistema nervoso centrale; sono circa 10-50 volte più numerose dei neuroni. Fanno parte di questa famiglia la macroglia costituita dagli oligodendrociti nel SNC e dalle cellule di Schwann nel SNP che danno origine alla mielina (è una guaina isolante formata da fosfolipoproteine che ricopre gli assoni dei neuroni e permette di diminuire la resistenza elettrica creando una conduzione saltatoria che si rinnova nei nodi di Ranvier in cui sono presenti specifici canali ionici a velocità elevata) e dagli astrociti che formano la barriera ematoencefalica, consentono lo sviluppo del sistema nervoso centrale funzionando da impalcatura per il trasferimento delle cellule neuronali e mantengono l'omeostasi del SNC e la microglia, cioè particolari macrofagi che si mobilizzano in seguito ad alterazioni locali come lesioni o infezioni con funzione protettiva.

Il neurone

Il neurone è formato da un corpo centrale detto soma in cui avviene la sintesi di neurotrasmettitori, degli elementi essenziali al mantenimento della funzione neuronale e dei metaboliti (presenta un elevato numero di mitocondri), da una serie di dendriti per la ricezione dei messaggi derivanti da altre cellule nervose e un assone per la conduzione del segnale del neurone contenente mitocondri e neurofibrille (formate da microtubuli che provvedono al trasporto delle sostanze nel flusso assonale e da neurofilamenti che rappresentano la struttura portante del citoscheletro) e, solitamente, circondati dalla mielina. I punti di contatto interneuronali vengono detti sinapsi e rappresentano il luogo di liberazione dei neurotrasmettitori.

Sistema nervoso centrale e periferico

Il sistema nervoso è anatomicamente distinto in:

• Sistema nervoso centrale costituito dal bulbo, dal ponte e dal mesencefalo (tronco encefalico), dal cervelletto, dal talamo e dall'ipotalamo (diencefalo), dagli emisferi cerebrali e dal midollo spinale.
• Sistema nervoso periferico costituito dai recettori periferici, dai nervi periferici e dai plessi.

Sistema nervoso centrale

Il sistema nervoso centrale è rivestito da tre involucri membranosi connettivali detti meningi e posti fra la superficie esterna del SNC e la superficie interna della cavità cranica che sono la dura madre, l'aracnoide e la pia madre (sono separati dallo spazio epidurale, dallo spazio subdurale e dallo spazio subaracnoideo); inoltre presenta una serie di cavità intercomunicanti nominate in senso cranio-caudale come ventricoli laterali dell'encefalo (primo e secondo ventricolo), terzo ventricolo, acquedotto mesencefalico di Silvio, quarto ventricolo e canale centrale del midollo spinale in cui scorre il liquido cefalorachidiano che permette il sostegno per l'encefalo (in quanto l'encefalo sospeso nel liquido cefalorachidiano pesa solamente 50 g) e per il trasporto di sostanze. Nell'adulto sono circa 140 cc che vengono prodotti con una media di 500 cc/die a livello dei plessi corioidei dei ventricoli cerebrali (per il 70% per filtrazione capillare e per il 30% per filtrazione del liquido interstiziale dell'encefalo e del midollo spinale) e vengono riassorbiti a livello dei villi aracnoidei o granulazioni del Pacchioni, cioè delle protrusioni microscopiche dell'aracnoide, per penetrare nella dura madre e poi nel seno sagittale superiore ed in altre strutture venose contro gradiente di concentrazione, inoltre in parte viene riassorbito dai vasi linfatici adiacenti ai distretti venosi.

[Il liquor scorre nello spazio subaracnoideo in quanto è ritenuto dalle giunzioni strette presenti fra le cellule dell'epitelio aracnoideo e della superficie piale]

Emisferi cerebrali

Gli emisferi cerebrali rappresentano la regione più vasta del SNC e sono separati da una profonda scissura che decorre in senso rostro-caudale e sono suddivisi in varie regioni quali la corteccia cerebrale dalla forma irregolare e ricca di rilievi e solchi detti rispettivamente circonvoluzioni e scissure per l'elaborazione delle informazioni sensoriali e dei comandi motori, la sostanza bianca che contiene gli assoni mielinici, i nuclei della base per la regolazione del movimento, l'ippocampo e l'amigdala per il sistema limbico (coinvolto nell'apprendimento, nella memoria e nelle emozioni; non è una regione distinguibile macroscopicamente ma è costituita dalla porzioni mediali dei lobi frontale, parietale e temporale).

Le principali zone della corteccia cerebrale sono la corteccia motoria primaria che media i movimenti volontari degli arti e del tronco, le aree sensoriali primarie che ricevono informazioni dai recettori periferici, la corteccia visiva a livello del polo caudale del lobo occipitale, la corteccia uditiva nel lobo temporale e la corteccia somatosensitiva situata nel giro post-centrale. Vi sono inoltre delle aree associative disposte intorno alle aree primarie, secondarie e terziarie che integrano le informazioni di natura diversa per l'esecuzione di azioni dirette a scopi specifici e partecipano al controllo della percezione (corteccia associativa temporo-parieto-occipitale), del movimento (corteccia associativa prefrontale) e della motivazione (corteccia associativa limbica).

Tronco encefalico

Il tronco encefalico riceve le afferenze sensoriali dalla cute e dalle articolazioni del capo, del collo e della faccia e contiene i motoneuroni per il controllo dei muscoli del capo e del collo ed è implicato nell'analisi delle sensazioni mediate dall'udito, dal gusto e dall'equilibrio in quanto contiene vie afferenti e vie efferenti attraverso 12 paia di nervi cranici (nervo olfattivo, ottico, oculomotore, trocleare, trigemino, abducente, faciale, statoacustico, glossofaringeo, vago, accessorio, ipoglosso); nel tronco encefalico è contenuta anche la formazione reticolare, che è un sistema multisinaptico che media alcuni aspetti funzionali dello stato di allerta e dell'attenzione.

Cervelletto

Il cervelletto è disposto dorsalmente al ponte e al bulbo avvolgendo il tronco encefalico, riceve le afferenze somatosensitive non coscienti dal midollo spinale, le informazioni motorie dalla corteccia cerebrale e informazioni sul senso dell'equilibrio dagli organi vestibolari dell'orecchio interno, è implicato nel mantenimento della postura e nella coordinazione dei movimenti del capo e degli occhi ed agisce come comparatore che rileva gli errori del movimento paragonando l'intenzione con l'esecuzione del movimento (è collegato mediante i peduncoli cerebellari superiori al mesencefalo, mediante quelli medi al ponte e mediante quelli inferiori al bulbo).

Diencefalo

Il diencefalo è formato dal talamo che elabora quasi tutte le informazioni sensoriali e motorie che vengono trasmesse alla corteccia cerebrale e dall'ipotalamo che è disposto ventralmente al talamo e controlla il sistema nervoso autonomo e la secrezione di ormoni da parte dell'ipofisi (presenta anche delle connessioni con talamo, mesencefalo e alcune aree corticali che ricevono informazioni dal SNA).

Midollo spinale

Il midollo spinale è la regione più caudale del SNC e riceve le informazioni sensitive dalla cute, dalle articolazioni, dagli arti e dagli organi interni e contiene i motoneuroni per i movimenti volontari e gli archi riflessi (da esso dipartono 31 paia di nervi spinali). È formato da una zona centrale di sostanza grigia e da uno strato esterno di fibre nervose che costituiscono la sostanza bianca.

Sistema nervoso periferico

Il sistema nervoso periferico è costituito dai nervi che permettono la connessione del SNC con gli stimoli dell'ambiente esterno in quanto permette il controllo dell'attività degli organi e la trasmissione degli impulsi verso il SNC e verso la periferia.

Nel 1965, Joseph Altman e Gopal Das scoprirono, nel cervello di roditori adulti, la presenza di cellule staminali neuronali dette NPC (=neural stem/precursor cells) in grado di dare origine a nuovi neuroni in un processo detto neurogenesi che avviene sia in condizioni fisiologiche per il mantenimento dei neuroni, sia in condizioni patologiche per la riparazione del tessuto.

Indagine liquorale nella diagnosi delle malattie neurologiche

Solitamente, si tende a effettuare una rachicentesi (o puntura lombare) per la raccolta del liquido cefalorachidiano in caso di interessamento neurologico in varie malattie infiammatorie o autoimmuni sistemiche, di meningiti e meningoencefaliti, di sclerosi multipla, di encefalomieliti demielinizzanti, di poliradicolonevriti disimmuni, di carcinomatosi meningea, di emorragia subaracnoidea non definibile mediante TC e di malattia di Creutzfeldt-Jacob. La rachicentesi viene effettuata solitamente fra le vertebre L3 e L4 o L4 e L5 mentre il paziente si trova in posizione laterale con le ginocchia vicino al petto (il paziente è a digiuno) in modo da raccogliere il liquor in provette sterili in vetro siliconato o polipropilene.

La barriera ematoencefalica, formata da cellule endoteliali con giunzioni occludenti rivestite dagli astrociti e dai periciti, permette il mantenimento di una composizione diversa fra sangue e liquor, in quanto le sostanze lipofile possono attraversare liberamente la barriera mentre le sostanze idrofile devono utilizzare specifici meccanismi di trasporto. È importante sapere che numerose malattie del sistema nervoso come la sclerosi multipla, la sclerosi laterale amiotrofica, la malattia di Alzheimer e le meningiti sono correlate ad alterazioni e malformazioni della barriera ematoencefalica.

N.B. Il liquido cefalorachidiano è fisiologicamente sprovvisto di globuli rossi, presenta una concentrazione di glucosio di circa 60 mg/dl, presenta una minima quantità di globuli bianchi (inferiore a 5 unità/µl) e una bassa quantità di proteine (15-50 mg/dl).

Per introdurre farmaci a livello del liquido cefalorachidiano è possibile utilizzare delle soluzioni iperosmotiche come il mannitolo che attrae l'acqua dai tessuti circostanti provocando la contrazione delle cellule endoteliali e l'apertura delle giunzioni occludenti, una microcateterizzazione per permettere il rilascio locale di mannitolo e di farmaci specifici, delle microbolle contenute in una soluzione fisiologica che vengono fatte vibrare attraverso un fascio di ultrasuoni determinando l'apertura della barriera ematoencefalica oppure dei cavalli di Troia, cioè sostanze coniugate a sostanze che fisiologicamente attraversano la barriera ematoencefalica.

[I cavalli di Troia sono stati utilizzati solamente per la sperimentazione sui topi]

In condizioni patologiche è possibile rilevare una modifica della permeabilità della barriera ematoencefalica che consente il passaggio di sostanze normalmente non presenti con una conseguente modifica della composizione del liquor (ad esempio nella sclerosi multipla si rilevano delle bande oligoclonali).

Nelle malattie infiammatorie del SNC demielinizzanti si procede a:

• Valutazione visiva valutazione dell'aspetto e del colore (il liquor normale ha un aspetto di acqua di rocca).
• Analisi spettrofotometrica viene effettuata in caso di sospetto di un'emorragia subaracnoidea in quanto l'ossiemoglobina può essere rilevata nel sovranatante entro 2-4 ore dopo il sanguinamento e scompare in circa 7-10 giorni (il valore normale di assorbanza è inferiore a 0,05 nm, ma in caso di emorragia in atto si registra un valore di assorbanza di 415 nm corrispondente all'ossiemoglobina ed in caso di emorragia pregressa si registra un valore di 455 nm corrispondente alla bilirubina).
• Esame morfologico prevede l'osservazione del liquor a fresco sul microscopio senza colorare per valutare la presenza di globuli rossi, poi si mescola in parti uguali con il liquido di Turck (formato da blu di metilene per colorare il nucleo e acido acetico 3% per lisare i globuli rossi) per distinguere le popolazioni cellulari ed infine si procede alla conta con la camera di Nageotte su un microscopio.