Daño o injuria axonal difusa (DAD) corresponde a una lesión diseminada de axones en la sustancia blanca cerebral a consecuencia de un trauma craneano(1). En años recientes, el DAD, se reconoce como una de las más importantes formas de lesión primaria del cerebro (dentro de las que se incluye además la contusión cerebral y el hematoma intraparenquimatoso). Está asociada con el 35% de todos los traumatismos craneanos en autopsias (3,12,15), señalándose también como la de peor pronóstico (7).

Hallazgos neuropatológicos en trauma severo, apoyan la idea que la mayoría de las instancias de inconciencia inmediata y coma son debido a injuria axonal difusa severa, resultado de un impacto producido por fuerzas inerciales de aceleración y desaceleración ("fuerzas cizallantes") en la sustancia blanca (15).

En 1956 fue definida por Strich en una serie de pacientes con demencia severa post traumática , conluyendo que era producida por fuerzas mecánicas engendradas en el tejido cerebral al momento del impacto y no a factores secundarios (1). Sin embargo, algunos investigadores sostenían que se originaba como un evento secundario a daño hipóxico cerebral, edema post traumático o compresión secundaria del tronco como resultado de herniación transtentorial (1).

Los resultados de varios estudios sugieren que pacientes con DAD forman un grupo distinto, que difiere, en sus hallazgos clínicos y patológicos, de aquellos pacientes con contusión craneana fatal de otro tipo (1).

El espectro clínico de DAD es amplio y se extiende desde un profundo coma a una "concusión" (transitoria inconciencia generalmente no mayor a 10 minutos con amnesia anterógrada y retrógrada sin daño estructural macroscópico o al microscopio de luz) (15).

En 1968, Oppenheimer reportó "estrellas microgliales" (gliosis) en cerebros de pacientes que se habían recuperado de "concusión de sólo pocos minutos " y habían fallecido por una complicación secundaria. Similarmente , Plitz reportó que el daño axonal podría establecerse después de inconciencia de tan sólo 5 minutos y que de 100 pacientes que mostraron injuria axonal postmortem, un tercio había hecho inconciencia permanente (15).

Investigaciones en modelos de primates han claramente demostrado que el DAD se produce a consecuencia del desplazamiento inercial de la cabeza. En base a consideraciones biomecánicas y datos experimentales, Ommaya propuso que la injuria infringida en el cerebro por desplazamiento inercial es centrípeta, extendiéndose progresivamente a zonas más profundas. A bajos niveles de inercia, la superficie cortical es lesionada y puede resultar en concusión y a medida que el stress mecánico es mayor, el daño se extiende más profundo al mesencéfalo y diencéfalo produciendo coma. Entonces, variando los parámetros de la fuerza de aceleración se produce un espectro de cambios patológicos con un correspondiente cambio de respuestas clínicas reflejadas en la duración del coma y la severidad del déficit neurológico (15).

También, Gennarelli y cols., han postulado que existe un continuo de daño axonal que varía desde sólo anormalidades funcionales a disrupción axonal difusa y severa . En sus estudios experimentales en primates , usando aceleración angular controlada sin impacto en la cabeza, en ausencia de cualquier incremento de la presión intracraneana o hipoxemia, calificaron la injuria axonal en tres grados que se correlacionaban además con la duración y severidad del coma y su eventual pronóstico (2). En 1989 Adams y cols. graduaron casos humanos fatales en la misma forma (ver Tabla 1). El grado 1 se asoció con un coma de más corta duración que el grado 2 , y el grado 3 resultó en coma persistente o marcada incapacidad (3,15).

TABLA N° 1. GRADUACION HISTOPATOLOGICA PARA DAD

Grado 1:

Esferas de axones retraídos (edema axonal microscópico) en sustancia blanca hemisférica.

Grado 2:

Grado 1 más lesión focal en cuerpo calloso.

Grado 3:

Grado 2 más lesión en cuadrante dorsolateral del mesencéfalo, típícamente hemorrágica.

El espectro de daño axonal difuso encontrado en la histopatología es análogo a las manifestaciones clínicas y al déficit resultante. Estos pacientes más frecuentemente son víctimas de accidentes de vehículos motorizados aunque en casos ocasionales resultan de caídas y agresiones.

Con mayor grado de DAD, los pacientes son encontrados comatosos desde el inicio del trauma y subsecuentemente sólo tienen limitada recuperación. Pacientes con este tipo de lesión usualmente no experimentan un intervalo lúcido. Tienen una baja incidencia de hipertensión intracraneana, al menos asociada con una lesión cerebral focal. Se reconoce actualmente que grados menores de daño son correlacionados con alteraciones en el nivel y contenido de conciencia, siendo la forma más leve el síndrome de concusión clásico (15)

Anticuerpos dirigidos a subunidades de neurofilamentos (principalmente subunidad 68 kD) que detectan axones dañados , probaron su utilidad en reconocer cambios traumáticos precoces (6 horas post injuria), demostrando además una distribución cerebral más global (5). Blumberg y cols., usaron "marcadores inmunohistológicos para proteína precursora de b -amiloide" (b APP) por su especial sensibilidad al daño axonal. Esta es una glicoproteina de membrana que es procesada por el Organo de Golgi y enviada al axón mediante un transporte rápido anterógrado, con funciones de adherencia celular, crecimiento y respuesta a la injuria . La ventaja de su detección es que revela injuria axonal después de sólo tres horas (12, 15).

Estudios con microscopía electrónica han demostrado que el "rasgado" de axones ocurre entre 20 a 35 minutos después de la injuria experimental y más frecuentemente en la región del Nodo de Ranvier, el cuál demuestra vesículas citoplasmáticas unidas a la membrana que contienen retículo endoplasmático rugoso y neurofilamentos. Sin embargo, muchos axones se edematizan en el sitio de la injuria y la pérdida de continuidad ocurre entre 6 a 12 horas después de ésta, llamada axotomía retrasada o secundaria (ver Figura 1); en contrate con la axotomía primaria que ocurre dentro de minutos de la injuria consistente en una disolución de proteínas del citoesqueleto (4,16,15). Con el paso de las semanas aparecen racimos o "estrellas" microgliales y la gliosis se hace evidente. Sobrevida más larga, especialmente estados vegetativos, resultan en degeneración walleriana de tractos largos, distal al sitio de la sección axonal, en los hemisferios tronco cerebral y médula espinal (1,6,10,15).

FIGURA 1: ESQUEMA DEL DAÑO AXONAL RETRASADO

A.- Alteración mecánica y funcional por fuerzas de tensión y cizallamiento.

B.- Alteración focal del flujo axoplásmico.

C.- edema axonal local ("Bolas de retracción").

 

En el sitio de la ruptura axonal, ocurren cambios reactivos con el desarrollo de brotes de regenación axonal y conos de crecimiento, pero es incierto si esto contribuye a la recuperación funcional. Distal a la injuria las neuronas inervadas por los axones dañados se hacen deaferentadas. Funcionalmente esto es expresado en una depolarización y liberación de neurotransmisores inmediatamente después de la injuria y puede añadir una injuria neurocitotóxica adicional. Subsecuentemente hay una pérdida de terminaciones nerviosas durante un período de uno a varios días. Después de eso, los sitios vacíos pueden ser reinervados como resultado de brotes de neuronas adyacentes no dañadas. Este proceso puede contribuir sustancialmente a la recuperación si es que la inervación es la apropiada, pero la inervación innapropiada puede contribuir a una disfunción persistente en injurias severas . Esto continúa bajo circunstancias experimentales, hasta completar un número normal de terminaciones nerviosas 6 a 7 meses después de la injuria (15).

Existen entonces dos corrientes que han surgido para explicar los mecanismos del DAD. Una de ellas, enfatiza que el efecto inicial de la injuria mecánica causaría una disrupción del citoesqueleto resultando en acumulación de subunidades de neurofilamentos (especialmente vesículas y organelos, edema y ruptura del axón (2,6,15). Otra visión es que el daño inicial predominante ocurre en el axolema, con una pérdida del equilibrio iónico, bloqueo de la depolarización de conducción del impulso y entrada de calcio al citosol del axón. Si el aumento de calcio excede la capacidad buffer, proteasas y lipasas gatillan una cascada de destrucción bioquímica y eventos moleculares. Estas alteraciones del citosol y del citoesqueleto, particularmente en microtúbulos y neurofilamentos, llevan secundariamente a un bloqueo del transporte axonal anterógrado y retrógrado y a edema axonal debido a acumulación de mitocondrias, vesículas y otros organelos. Después de un intervalo, el axón hinchado se rompe (5,7,10).

Desde el punto de vista macroscópico apuntan al diagnóstico una lesión hemorrágica en el cuerpo calloso y/o en uno o ambos cuadrantes dorsolaterales del tronco cerebral rostral. Pueden coexistir con hemorragias en la sustancia blanca subcortical de hemisferios cerebrales y en el hipocampo . Se postula que sea por ruptura de arteriolas penetrantes (10, 15)

En estudio por imágenes ,la Tomografía Axial Computada (TAC) de cerebro tiene un amplio uso en la fase aguda del trauma permitiendo que signos de DAD puedan ser vistos más precozmente, dependiendo de su sensibilidad y el protocolo usado. La correlación con los hallazgos patológicos es conocida, pero estudios tomográficos previos han mostrado falsos negativos hasta en un 50% (7).

Característicamente los hallazgos se describen como hipodensidades focales en sustancia blanca hemisférica, tronco cerebral y cuerpo calloso. Las lesiones más comunes y numerosas se ubican en la unión corticomedular de regiones frontotemporales (14). Puede haber hemorragias desde petequiales en sustancia blanca subcortical hasta grandes hematomas en el cuerpo calloso o profundidad de sustancia blanca (7, 9, 14). Se ha descrito como signo sugerente además la presencia de pequeñas cantidades de sangre en el cuerno occipital de uno o ambos ventrículos laterales lo que hace sospechar ruptura del cuerpo calloso con extensión transependimaria de la hemorragia (7).

Recientes estudios señalan significativo peor pronóstico en pacientes que en la TAC presentan un ancho del tercer ventrículo mayor a 8 mm y una distancia septum-caudado superior a 11 mm (11).

La Resonancia Nuclear Magnética (RNM) es superior en sensibilidad a la TAC permitiendo la visualización de múltiples pequeños focos ovoídeos de edema secundario al daño de vainas axonales; éstos se aprecian hipointensos en secuencias T2 (7, 14). El 50% de ellos se observan en la sustancia blanca hemisférica subcortical. En los meses o años siguientes a la injuria, la sustancia blanca pierde volumen, observándose aumento del tamaño ventricular y de surcos (atrofia cerebral), con áreas aisladas de hiperintensidad en T2 en los lugares que ha habido degeneración walleriana (7).

La RNM ha demostrado una clara correlación entre la ocurrencia de lesiones en la sustancia blanca subcortical y pérdida de conciencia después de la injuria. Lesiones en la sustancia blanca profunda fueron asociadas con más profundo y más persistente deterioro de conciencia (15).

Desde el punto de vista electrofisiológico, han sido reportados varios estudios que comparan los hallazgos al electroencefalograma con las manifestaciones clínicas de pacientes con DAD encontrándose una buena correlación; esto es más importante en casos de DAD leve en los cuales los estudios de imágenes no son concluyentes (13).

Estudios de respuestas evocadas somatosensoriales en pacientes con trauma encefálico confirman que los componentes corticales son los más vulnerables y hay una correlación entre anormalidades persistentes en la respuesta y el desarrollo de secuela postcontusional. Anormalidades en la conducción a través de la sustancia blanca central y el tronco cerebral son infrecuentes y se correlacionan menos con pronóstico que las respuestas dependientes de hemisferios cerebrales (15). Sin embargo, estudios con respuestas evocadas auditivas, describen buena correlación pronóstica con el daño observado en tronco-encéfalo (13).

El riesgo de secuela y mal pronóstico en distintas series ha variado desde menos de un 10% a un 50%. A los seis meses el 60% de los pacientes tuvo un mediano a buen pronóstico (9). En pacientes sin inconciencia inicial prolongada (aún con edema difuso), el riesgo de deterioro subsecuente fue muy bajo (4%), en contraste, pacientes que persistieron en coma más de una hora el riesgo de deterioro fue extremadamente alto (77%). El monitoreo de presión intracraneana, valorando la presión de perfusión cerebral y el metabolismo cerebral, puede ser justificado en este grupo de alto riesgo (8).

Factores asociados a un peor pronóstico se señalan en la Tabla N° 2 (9).

TABLA N° 2. FACTORES ASOCIADOS A PEOR PRONOSTICO EN DAD

  • Edad avanzada
  • Bajo puntaje en la Escala de Glasgow al ingreso
  • Alteraciones pupilares
  • Lesiones múltiples
  • Lesiones expansivas intracraneanas asociadas
  • Hemorragia intraventricular
  • Edema cerebral difuso (con coma de inicio)

Las variadas observaciones clínicas, patológicas, radiológicas y neurofisiológicas apuntan a la hipótesis de que la instantánea pérdida de conciencia en una injuria cefálica, representa un estado transitorio, pero a veces profundo, de inhibición de los mecanismos de despertar en regiones diencefálicas (15).

 

CONCLUSIONES:

  1. Un coma post traumático prolongado en ausencia de hematoma intracraneano, corresponde probablemente a un DAD.
  2. Una inconciencia post TEC menor de 10 minutos puede ocasionalmente producir DAD.
  3. El DAD, sagún hallazgos experimentales, se inicia a los 20 a 35 minutos post TEC llegando a la ruptura axonal en un plazo de 6 a 12 horas.
  4. El DAD es la consecuencia de una cascada de eventos bioquímicos, electrofisiológicos y citoestructurales que llevan a ruptura de axones en sitios más vulnerables de acuerdo a la intensidad y tiempo de exposición del tejido cerebral a fuerzas de aceleración-desaceleración.
  5. El cuadro clínico es más severo y el pronóstico es peor según si en TAC o RNM se evidencia compromiso sólo de sustancia blanca hemisférica (grado 1), cuerpo calloso (grado 2) o los anteriores junto a compromiso del cuadrante dorsolateral del mesencéfalo (grado 3).
  6. El pronóstico empeora si el coma post trauma se prolonga por más de una hora.

 

REFERENCIAS:

  1. Adams JH, Graham DI, Murray LS, Scott G: "Diffuse axonal injury due to nonmissile head injury in humans: an analysis of 45 cases". Ann Neurol; 12: 557-563, 1982.
  2. Adams JH, Graham DI, Gennarelli TA, Maxwell WL. "Diffuse axonal injury in non-missile head injury". J Neurol Neurosurg Psychiatry, 54: 481-483, 1991.
  3. Blumbergs PC, Jones NR, North JB. "Diffuse axonal injury in head trauma". J Neurol Neurosurg Psychiatry; 52: 833-841, 1989.
  4. Fiztpatrick MO, Maxwell WL, Graham DI. "The role of the axolemma in the initiation of traumatically induced axonal injury". J Neurol Neurosurg Psychiatry; 64: 285-287, 1998.
  5. Grady M, Mc Laughlin M, Christman C, Valadka A, Fligner C, Povlishock J. "The use of antibodies targeted against the neurofilament subunits for the detection of diffuse axonal injury in humans". J Neuropathol Exp Neurol; 52:143-152, 1993.
  6. Gultekin SH, Smith TW. "Diffuse axonal injury in craniocerebral trauma". Arch Pathol Lab Med; 118: 168-171, 1994.
  7. Howard Lee S, Krishna L, Zimmerman RA. "RM y TC craneal". 3a edición. Madrid. Editorial Marbán. 1994, págs. 526-527.
  8. Lang D, Teasdale G, Macpherson P, Lawrence A. "Diffuse brain swelling after head injury: more often malignant in adults than children?". J Neurosurg 80: 675-680, 1994.
  9. Levi L, Guilburd J, Lemberger A, Soustiel J, Feinsod M."Diffuse Axonal Injury: Analysis of 100 Patients with Radiological Signs". Neurosurgery 27: 429-432, 1990.
  10. Poirier J, Gray F, Escourolle R. "Manual of Basic Neuropathology". 3rd edition. Philadelphia. WB Sanders Co. .1990, pp 61-62.
  11. Reider I, Costeff H, Sazban L, Groswasser Z. "CT findings in persistent vegetative state following blunt traumatic brain injury". Brain Inj; 11: 856-870, 1997.
  12. Sherriff F, Bridges L, Sivaloganathan S. "Early detection of axonal injury after human head trauma using inmunocytochemistry for b-amyloid precursor protein". Acta Neuropathol; 87: 55-62, 1994.
  13. Thatcher RW, Cantor DS, Mc Alaster R, Geisler F, Krause P. "Comprehensive predictors of outcome in closed head-injured patients". Ann N Y Acad Sci; 620: 82-101, 1991.
  14. Willing SJ. "Atlas of Neuroradiology". 1st edition. WB Sanders Co.. 1995, pp. 280-281.
  15. Youmans J . "Neurological Surgery". 4th ed. WB Sanders Co.. 1995. Chap 66, pp. 1538-1540 y 1561-1564.