Drenaje del líquido cefalorraquídeo (LCR) y perfil de citocinas en el tratamiento de la lesión aguda de la médula espinal (LME)

Este estudio piloto evaluará la seguridad y viabilidad de un protocolo de ensayo clínico para el drenaje de líquido cefalorraquídeo (LCR) como posible tratamiento para pacientes con lesión aguda de la médula espinal. Específicamente, los investigadores evaluarán:

• elegibilidad y reclutamiento de pacientes para tal estudio y qué tan pronto se puede instituir el drenaje de LCR en dichos pacientes;
• los eventos adversos y la seguridad de la inserción y el drenaje del líquido cefalorraquídeo en el contexto de una lesión aguda de la médula espinal;
• recuperación neurológica después de una lesión; y
• expresión de citocinas en el LCR y la sangre después de una lesión.

Tras el consentimiento informado, a los pacientes con lesiones de la médula espinal que acepten participar en el estudio se les colocará un drenaje de LCR lumbar y se les asignará al azar a:

• Drenaje de LCR para mantener una presión intratecal constante; o
• sin drenaje de LCR.

A ambos grupos se les tomarán muestras de LCR y de sangre a intervalos predefinidos para evaluar la expresión de citocinas en el LCR después de una lesión aguda de la médula espinal. Para la comparación con la condición lesionada, se obtendrá LCR y sangre de un grupo normal de individuos no lesionados. Estos individuos serán pacientes sometidos a cirugía de cadera o rodilla bajo anestesia espinal, donde se puede tomar una pequeña muestra de LCR cuando se accede a su espacio intratecal para la anestesia.

Los resultados que se medirán en pacientes con lesión de la médula espinal incluyen la elegibilidad y la tasa de reclutamiento de pacientes, el tiempo requerido para instituir el drenaje lumbar y los efectos adversos relacionados con la inserción del drenaje de LCR y el drenaje de LCR. La función neurológica se medirá de acuerdo con los estándares de la Asociación Estadounidense de Lesiones de la Columna Vertebral (ASIA). Se evaluarán las medidas de independencia funcional y calidad de vida informadas por el paciente. El LCR y el suero se evaluarán para determinar la expresión de citocinas inflamatorias.

Los resultados de este estudio piloto proporcionarán información de viabilidad y seguridad que será crítica tanto en la decisión de continuar como en la planificación de un ensayo clínico aleatorizado prospectivo más grande para evaluar formalmente la eficacia clínica del drenaje de LCR como terapia para pacientes con enfermedad aguda. lesión de la médula espinal.

INFORMACIÓN DE ANTECEDENTES/FUNDAMENTO DEL ESTUDIO

Lesiones traumáticas de la médula espinal: descripción general de la epidemiología y la investigación:

Pocos traumatismos en el cuerpo humano son tan repentina y permanentemente devastadores como las lesiones de la médula espinal. Desafortunadamente, la mayoría de las veces son adultos jóvenes, altamente productivos y por lo demás sanos los que sufren tales lesiones y, a partir de entonces, sufren pérdida de movimiento, sensibilidad y función intestinal, vesical y sexual de por vida. En América del Norte, más de 10 000 personas sufren una lesión de la médula espinal cada año, y actualmente se estima que hay más de 250 000 personas que viven con parálisis crónica de la médula espinal (Sekhon y Fehlings, 2001). Importantes avances en los tratamientos médicos, quirúrgicos y de rehabilitación han mejorado la atención clínica de los pacientes con lesiones de la médula espinal en las últimas décadas. Sin embargo, todavía no existen tratamientos convincentemente efectivos disponibles en la actualidad para mejorar el estado neurológico de estos pacientes, y como tal, su parálisis es actualmente una condición incurable.

Este pronóstico neurológico bastante sombrío ha estimulado importantes esfuerzos de investigación para comprender la neurobiología de la lesión de la médula espinal y desarrollar terapias efectivas para ella. Este esfuerzo internacional ha aumentado enormemente nuestra comprensión de la neuropatología de la lesión de la médula espinal y ha arrojado mucha luz sobre los procesos fisiopatológicos agudos y crónicos que inhiben la regeneración neural y la recuperación funcional (revisado por Kwon et al., 2002). La gran mayoría de las investigaciones sobre las estrategias de reparación de la médula espinal se pueden dividir conceptualmente en dos corrientes:

• investigación sobre los procesos fisiopatológicos agudos que ocurren inmediatamente o poco después de la lesión, con el objetivo de desarrollar terapias neuroprotectoras que atenúen estos procesos para minimizar el daño secundario de la médula espinal; y
• investigación sobre los impedimentos intrínsecos y extrínsecos para el nuevo crecimiento axonal dentro del sistema nervioso central, con el objetivo de desarrollar terapias de regeneración axonal que promuevan el crecimiento axonal a lo largo de la médula espinal lesionada y, por lo tanto, mediar en la recuperación después de la lesión de la médula espinal (Kwon et al., 2004a).

Fisiopatología de las lesiones traumáticas de la médula espinal - El papel de la isquemia:

La mayoría de las personas que sufren lesiones de la médula espinal no sufren una sección completa de la médula espinal, incluso si tienen una parálisis funcional completa. Más bien, mientras que el impacto mecánico "primario" inicial interrumpe los axones en el sitio de la lesión y altera la citoarquitectura neuronal y glial local, una parte de la médula espinal (generalmente el borde exterior) escapa intacta. Este tejido preservado, sin embargo, está sujeto a una cascada compleja de procesos fisiopatológicos agudos que causan daño "secundario" adicional. Estos procesos interrelacionados incluyen anomalías en la homeostasis iónica, excitotoxicidad, muerte celular programada, isquemia tisular e inflamación (Kwon et al., 2004b). Las terapias neuroprotectoras tienen como objetivo contrarrestar estos procesos, evitando así más daño secundario y maximizando la extensión del tejido del cordón umbilical. Los estudios en animales han demostrado que la función neurológica significativa puede estar mediada por pequeñas cantidades de tejido del cordón umbilical preservado y, en este sentido, incluso los efectos neuroprotectores pequeños pueden generar beneficios funcionales sustanciales para los pacientes.

La disrupción vascular y la isquemia del tejido local se han reconocido durante mucho tiempo como aspectos importantes del daño secundario después de una lesión traumática aguda de la médula espinal. Se cree que la isquemia y la falta de energía celular resultante contribuyen a la propagación de muchos otros procesos fisiopatológicos importantes y, en este sentido, algunos han argumentado que es el componente más crítico del daño secundario (Amar y Levy, 1999). La interrupción mecánica de la microvasculatura causa hemorragia petequial y trombosis intravascular, que en combinación con vasoespasmo de vasos intactos y edema en el sitio de la lesión puede conducir a una profunda hipoperfusión local e isquemia (Tator y Fehlings, 1991). Se trata principalmente de un fenómeno microvascular, en el que los vasos de mayor calibre, como la arteria espinal anterior, normalmente no se ven afectados (Koyanagi et al., 1993). Los estudios post-mortem en humanos han demostrado que la perfusión vascular es sustancialmente peor en la sustancia gris que en la sustancia blanca, lo que puede estar relacionado con la interrupción y/o la trombosis de la red arterial del surco que irriga centrífugamente gran parte de la sustancia gris (Tator y Koyanagi, 1997). Los altos requerimientos metabólicos de las neuronas hacen que la sustancia gris sea extremadamente sensible a la lesión por isquemia, que puede agravarse por la pérdida de los mecanismos de autorregulación que normalmente mantienen la hemodinámica microvascular bastante constante dentro de la médula espinal durante las fluctuaciones de la presión arterial sistólica (Senter y Venes, 1979). La pérdida de la autorregulación hace que la médula sea vulnerable a nuevos insultos isquémicos por hipotensión sistémica (Kobrine et al., 1975).

El papel de la isquemia en la lesión no traumática de la médula espinal:

Hasta este punto, la discusión se ha centrado en las lesiones de la médula espinal causadas por un traumatismo cerrado y el papel que juega la isquemia en la cascada de lesiones secundarias. Sin embargo, la isquemia sola también puede ser el proceso etiológico primario detrás de la parálisis en circunstancias no traumáticas. Tal es el caso de los pacientes sometidos a reparación de aneurisma aórtico toracoabdominal (TAAA). En estas cirugías, se pinza la aorta y se ligan los vasos segmentarios, privando así a la médula espinal de su suministro de sangre en una medida que está influenciada por la gravedad y ubicación del aneurisma y la duración de la oclusión vascular. La incidencia de parálisis causada por este insulto isquémico se ha estimado entre 3,8 y 17,6% (Crawford y Rubio, 1973), pero se ha informado que llega hasta 28 a 41% después de la reparación de tipos particulares de aneurismas (Crawford et al. ., 1986; Safi et al., 1996). Dado que la paraplejía perioperatoria es una de las complicaciones más devastadoras de esta cirugía, se han investigado varios tratamientos complementarios como intervenciones profilácticas o terapéuticas. Estos incluyen hipotermia generalizada o local, medicamentos como esteroides, naloxona, barbitúricos, papaverina, reinserción de arterias intercostales y drenaje de LCR (Wan et al., 2001). En principio, estas intervenciones tienen como objetivo reducir la isquemia de la médula espinal mejorando la perfusión vascular (aumentando el suministro de oxígeno celular) o reduciendo la actividad metabólica (disminuyendo la demanda de oxígeno celular).

Drenaje de LCR como método para prevenir o tratar la isquemia de la médula espinal:

El drenaje de LCR se ha convertido en una intervención aceptada para reducir el riesgo de parálisis isquémica en pacientes sometidos a reparación de aneurisma aórtico toracoabdominal. Un determinante importante del suministro de oxígeno a la médula espinal es la presión de perfusión de la médula espinal (SCPP), definida como el gradiente entre la presión arterial aórtica distal media (MDAP) y la presión del LCR (CSFP) (WADA et al., 2001). Conceptualmente, el drenaje de LCR reduce la presión del LCR y, por lo tanto, aumenta la presión de perfusión y el suministro de oxígeno a la médula espinal. Cuando ocurre el pinzamiento cruzado de la aorta, la presión aórtica distal disminuye y el gradiente entre la presión arterial y la del LCR se estrecha. Además, se ha demostrado que ocurre un aumento significativo en la presión del LCR con el propio pinzamiento aórtico (WADA et al., 2001), lo que serviría para reducir aún más la presión de perfusión de la médula espinal. Las razones de este aumento de la presión del LCR con pinzamiento aórtico no están claras, pero pueden estar relacionadas con cambios en la capacitancia venosa que provocan el secuestro de sangre venosa dentro de la duramadre y el eje neural óseo (Piano y Gewertz, 1990). Experimentos seminales con animales realizados hace décadas demostraron que después de la oclusión de la aorta descendente, una disminución de la presión arterial hasta o por debajo de la presión del LCR (disminución de la SCPP) resultó casi universalmente en paraplejia, mientras que el drenaje del LCR para reducir la presión del LCR (y por lo tanto aumentar la SCPP) fue eficaz en la prevención de la paraplejia. (MIYAMOTO et al., 1960; Oka y Miyamoto, 1987).

Desde entonces, numerosos informes clínicos han descrito el uso de drenaje de LCR en humanos sometidos a reparación de TAAA (revisado por Ling, 2000 [Ling y Arellano, 2000]). Se ha documentado que la presión normal del LCR en humanos es de aproximadamente 13 a 15 mmHg (Drenger et al., 1997). Se ha demostrado un aumento de la presión del LCR de 21 a 25 mm Hg con el pinzamiento cruzado de la aorta (Drenger et al., 1997; WADA et al., 2001). Por lo tanto, se ha recomendado drenar el LCR de manera controlada para mantener la presión del LCR en aproximadamente 10 mm Hg durante la reparación de TAAA (Carroccio et al., 2003). Un ensayo controlado aleatorio prospectivo de Svensson et al. demostró una incidencia del 12 % (2 de 17) de déficit neurológico en pacientes tratados con drenaje de LCR en comparación con una incidencia del 44 % (7 de 16) en el grupo de control (p=0,0392) (Svensson et al., 1998). Un ensayo controlado aleatorio prospectivo más reciente de 145 pacientes realizado por Coselli et al. demostraron con un análisis por intención de tratar una reducción significativa de la paraplejia con drenaje de LCR para mantener la presión del LCR alrededor de 10 mmHg (Coselli et al., 2002). Se produjeron déficits neurológicos en 2 de 82 pacientes (2,7 %) sometidos a drenaje de LCR y 9 de 74 pacientes (12,2 %) en el grupo de control (p=0,026), lo que representa una reducción del 80% en el riesgo relativo. Ambos estudios prospectivos aleatorizados se terminaron antes de tiempo en un análisis intermedio planificado debido al beneficio significativo demostrado por el drenaje de LCR. Cabe señalar que en estos estudios no se observaron complicaciones relacionadas con el drenaje del LCR, como dolor de cabeza, meningitis o hemorragia subdural.

Estos estudios prospectivos aleatorizados ilustran la eficacia potencial del drenaje de LCR en la prevención de la paraplejia cuando la médula espinal está sujeta a una agresión isquémica. Además de esto, se ha informado que el drenaje de LCR es eficaz como tratamiento en los casos en que la lesión isquémica ya ha provocado paraplejia. Dichos informes son obviamente relevantes para las lesiones traumáticas de la médula espinal en las que probablemente ya estaría presente algún daño isquémico en el momento en que se instituyó el drenaje de LCR. Ackerman y Traynelis informaron sobre la institución del drenaje de LCR en 6 pacientes que sufrieron parálisis isquémica, 5 de los cuales se encontraban entre 12 y 40 horas después de la reparación de TAAA (Ackerman y Traynelis, 2002). En cuatro pacientes a los que se les inició el drenaje de LCR dentro de las 14 horas posteriores al inicio de los síntomas isquémicos, se logró una recuperación neurológica significativa. En tres de estos pacientes, la recuperación neurológica se produjo inmediatamente después de la inserción del catéter de LCR. En dos pacientes a los que se les inició el drenaje de LCR 32 y 27 horas después del inicio de los síntomas, no se observó recuperación neurológica. Safí et al. informaron sobre el inicio del drenaje de LCR en 8 pacientes que presentaban déficits neurológicos de 1 a 14 días después de la reparación de TAAA (Safi et al., 1997). Observaron una recuperación neurológica sustancial de al menos 2 grados de Frankel en los 8 pacientes. La interpretación de estos resultados requiere el reconocimiento del hecho de que también se instituyeron otros tratamientos como esteroides y soporte vascular, pero sugieren que los principios de modulación de la presión de perfusión de la médula espinal con drenaje de LCR todavía son aplicables en pacientes que ya han sufrido una lesión isquémica. a la médula espinal.

La reacción inflamatoria a la lesión de la médula espinal y las citocinas del LCR:

Como se indicó antes, el daño secundario a la médula espinal después del impacto mecánico inicial está mediado por varios procesos fisiopatológicos, que incluyen anomalías en la homeostasis iónica, excitotoxicidad, muerte celular programada, isquemia tisular e inflamación. La discusión anterior se ha centrado en la isquemia tisular y cómo podría verse afectada por el drenaje de LCR. La inflamación también parece jugar un papel importante en la fisiopatología de la lesión aguda de la médula espinal y, por lo tanto, ha sido el foco de atención creciente en los últimos años. La respuesta inflamatoria a la lesión de la médula espinal está mediada por citocinas que influyen en la permeabilidad vascular y regulan la migración de células inflamatorias como neutrófilos y macrófagos hacia la médula espinal (Kwon et al., 2004b). La lista de citoquinas que se cree que son relevantes para la respuesta inflamatoria después de una lesión de la médula espinal es larga e incluye IL-1, IL-1, TNF, IL-6, IL-10, VEGF y una variedad de leucotrienos. (Mueller et al., 2003; Widenfalk et al., 2003; Mitsuhashi et al., 1994; Xu et al., 1990; Bartholdi y Schwab, 1997; Carmel et al., 2001; Hayashi et al., 2000; Pan et al., 2002; Wang et al., 1997) Recientemente, un estudio de la médula espinal lesionada de 11 pacientes que murieron poco después del trauma demostró la presencia de células positivas para IL-1, IL-6 y TNF dentro de la médula espinal. cordón dentro de las 24 horas de la lesión. (Yang et al., 2004)

Si bien algunos aspectos de la respuesta inflamatoria e inmunológica mediada por estas citoquinas pueden ser beneficiosos después de una lesión de la médula espinal, otros pueden ser perjudiciales. (Bethea, 2000) Por ejemplo, después de una lesión de la médula espinal por contusión, se descubrió que los ratones transgénicos que carecían del receptor TNF tenían una mayor apoptosis, un área más grande de lesión secundaria y peores puntuaciones locomotoras que los ratones de tipo salvaje. (Kim et al., 2001) Por el contrario, la administración sistémica de IL-10 redujo significativamente el daño neuronal después de una lesión de la médula espinal excitotóxica. (Brewer et al., 1999) Obviamente, se necesita una comprensión más sofisticada de estas respuestas complejas. Sin embargo, estos estudios en animales demuestran la prueba de concepto de que la manipulación de estas respuestas de citoquinas tiene el potencial de influir en el resultado después de una lesión de la médula espinal y, por lo tanto, pueden representar los objetivos para la intervención neuroprotectora. Los niveles de expresión de cada citocina parecen cambiar con el tiempo y es probable que la especificidad temporal de la expresión también influya en la respuesta inflamatoria.

¿Las mediciones de citoquinas en LCR son representativas de los eventos en el cordón?:

Sin duda, el método más directo para examinar la respuesta de las citocinas después de una lesión de la médula espinal sería obtener muestras de la propia médula. Si bien este ha sido en gran parte el método por el cual tales fenómenos han sido examinados en modelos animales, obviamente no es posible en pacientes humanos vivos. El reciente estudio de Yang et al. evaluó el tejido de la médula espinal de pacientes que habían muerto, pero no tomó muestras del LCR para determinar qué tan cerca se reflejaban los cambios de la médula en el espacio del LCR. En un modelo de lesión por contusión de la médula espinal en ratas, Wang et al. demostraron un aumento de IL-1 tanto en el propio tejido de la médula espinal como en el LCR. (Wang et al., 1997) Mientras que la concentración de IL-10 era mucho menor en el LCR que en la médula, el aumento de IL-10 en el LCR después de una lesión de la médula espinal fue paralelo al aumento observado en la médula. Estos datos de animales sugieren que el análisis de citoquinas del LCR puede proporcionar algunos datos significativos sobre lo que sucede dentro del cordón.

Hasta donde sabemos, solo hay un estudio en humanos que ha examinado los niveles de citoquinas en el líquido cefalorraquídeo de pacientes después de una lesión aguda de la médula espinal. Este estudio examinó los niveles de eicosanoides, LTC4, TXB2 y 6-keto-PGF1 entre 0 y 17 días después de la lesión, y luego nuevamente a los 6 meses después de la lesión. (Nishisho et al., 1996) Estos autores encontraron un aumento en los tres eicosanoides y encontraron que los niveles de LTC4 se correlacionaban hasta cierto punto con la gravedad de la lesión. En un estudio de pacientes que se sometieron a reparación de aneurisma aórtico toracoabdominal (que posiblemente inducía lesiones isquémicas en la médula espinal), Kunihara et al. demostraron niveles elevados de IL-8 que eran independientes de los niveles séricos y, en particular, notaron una elevación sostenida de IL-8 en un paciente que lamentablemente quedó parapléjico después de la operación. (Kunihara et al., 2001) En un estudio de LCR de pacientes adultos con lesión cerebral grave, Csuka et al demostraron aumentos en IL-10 que eran independientes de los niveles séricos de IL-10. (Csuka et al., 1999) Si bien no es posible una comparación directa con el tejido de la médula espinal en estos estudios en humanos, sugieren que la lesión del SNC está asociada con cambios de citoquinas que pueden detectarse en el LCR.

La implicación de las citocinas en el proceso inflamatorio y su presencia en el LCR aumenta la posibilidad de un beneficio adicional para el drenaje del LCR que aún no se ha explorado en humanos. Kunihara y sus colegas demostraron un aumento significativo en la citocina proinflamatoria interleucina-8 (IL-8) dentro de la médula espinal de conejos blancos de Nueva Zelanda sometidos a pinzamiento aórtico cruzado (Kunihara et al., 2000). Continuaron demostrando que los niveles de IL-8 (además de otras citoquinas inflamatorias como IL-10 e IL-6) estaban significativamente elevados en el LCR de pacientes humanos sometidos a reparación de TAAA. Curiosamente, un paciente de esta serie que sufría de paraplejía isquémica después de la TAAA tenía los niveles sostenidos y aumentados más drásticos de IL-8 en el líquido cefalorraquídeo (Kunihara et al., 2001). Estos autores y otros han propuesto que el drenaje de tales citocinas proinflamatorias del LCR lejos de la médula espinal puede ser en sí mismo neuroprotector (Kunihara et al., 2001; Tang et al., 1996; Svensson et al., 1998) . Esta hipótesis, sin embargo, no se ha evaluado más en lesiones de la médula espinal traumáticas o no traumáticas. Hasta el momento, no está claro cuánto líquido cefalorraquídeo debería drenarse para lograr una reducción "efectiva" en la concentración local de citoquinas.

Resumen:

En resumen, se ha demostrado en estudios clínicos en humanos que el drenaje de LCR es neuroprotector en el contexto de una lesión isquémica de la médula espinal, tanto con respecto a la prevención como al tratamiento. Dado que la isquemia también es un contribuyente bien reconocido de la cascada de lesiones secundarias después de una lesión traumática de la médula espinal, existe una razón convincente para la evaluación del drenaje de LCR en este entorno, reconociendo la necesidad desesperada de desarrollar tratamientos efectivos para tales pacientes. Hasta donde sabemos, no se han informado previamente evaluaciones de drenaje de LCR en pacientes humanos que han sufrido una lesión traumática aguda de la médula espinal.

Además, dado el enorme interés actual en todo el mundo en la respuesta inflamatoria a la lesión de la médula espinal, es razonable concluir que en un futuro próximo aparecerán intervenciones neuroprotectoras experimentales prometedoras. Si tales estrategias se trasladan de los modelos animales dentro del entorno de laboratorio a pacientes humanos, sería extremadamente útil caracterizar la respuesta inflamatoria en humanos y compararla con los datos disponibles en animales. Tal conocimiento no solo sería útil para predecir qué terapias experimentales serían beneficiosas, sino que también sería útil en la definición de parámetros para monitorear la efectividad de las intervenciones terapéuticas. En este sentido, los cambios en las citocinas/quimiocinas pueden convertirse en una medida de resultado adicional para la evaluación de la eficacia terapéutica. Además, los conocimientos adquiridos aquí pueden dirigir los estudios de laboratorio (animales) hacia parámetros clínicamente relevantes.