Características del músculo esquelético en la parálisis cerebral

PATOMORFOLOGÍA DEL MÚSCULO ESQUELÉTICO EN PARÁLISIS CEREBRAL  

En base a diferentes estudios se han aludido cuatro razones estructurales que podrían ser las responsables del potencial de fuerza reducida del músculo en los niños con parálisis cerebral:

(1) tamaño muscular/área transversal reducida

(2) reducción del tejido contráctil/regulación positiva del tejido conjuntivo y la grasa

(3) sarcómeros demasiado largos

(4) pérdida de titina sarcomérica. 

Tamaño del músculo 

Se sabe que el músculo de los niños con parálisis cerebral no solo es corto sino también pequeño, lo que provoca una reducción sustancial en el área transversal proporcional a su potencial reducido de generación de fuerza.  Estas reducciones en el volumen muscular y la longitud del vientre han sido incluso identificadas en la etapa temprana de los niños pequeños.

Se ha apuntado a que una posible razón de la disminución del tamaño del músculo en la parálisis cerebral es el desajuste que se produce entre el crecimiento muscular en comparación con el aumento en la longitud de los huesos largos, los cuales presentan un crecimiento óseo más normal. Las células madre que dan lugar a la formación de sarcómeros se ha visto que se reducen hasta en un 60 % en los niños con parálisis cerebral en comparación con los niños con un desarrollo típico. 

También se ha sugerido la existencia de una relación entre la disfunción de las células satélite y la gravedad de la enfermedad.

Aumento de tejido conectivo y grasa

Además del acortamiento relativo del músculo, estudios recientes han identificado un aumento en el tejido conectivo (colágeno) como una etiología primaria de la rigidez muscular.

La rigidez muscular pasiva aumenta en proporción a la cantidad de colágeno de la matriz extracelular, soportando una porción sustancial de la carga aplicada al vientre muscular. 

Sarcómeros largos

A la hora de generar fuerza muscular activa, los sarcómeros funcionan con mayor eficacia dentro de una banda estrecha de superposición de actina y miosina. La longitud de sarcómero in vivo es de aproximadamente 2,5 µm para el músculo en los niños con  desarrollo típico. Sin embargo, en los niños con parálisis cerebral las longitudes de los sarcómeros son excesivamente largas, midiendo aproximadamente 3,5 µm para múltiples músculos ( como el semitendinoso, el recto interno o el aductor largo) 

Este aumento de la longitud de los sarcómeros puede ser omnipresente en la parálisis cerebral, proporcional a los indicadores indirectos de la gravedad de la enfermedad y probablemente responsable de la debilidad subyacente. 

Anomalías de la titina

También se han informado anomalías en la titina, con cantidades reducidas de la molécula estabilizadora asociadas con el aumento de la elasticidad de las miofibrillas en niños con parálisis cerebral en comparación con los niños con desarrollo típico. Se ha teorizado como mecanismo adaptativo en respuesta al aumento del estrés impartido al músculo de niños con parálisis cerebral. 

Además de sus propiedades mecánicas pasivas, en su estado activado, la titina puede aumentar la eficiencia de la contracción muscular de 3 a 4 veces a través de un mecanismo conocido como aumento de la fuerza. Esta característica es más notable durante la contracción muscular excéntrica, la cual podría verse afectada negativamente. debido a la disminución de la cantidad de titina informada en los músculos de los niños con parálisis cerebral, lo que afecta aún más la debilidad muscular.

IMPACTO DE LAS INTERVENCIONES ACTUALES SOBRE LA ESTRUCTURA Y LA FUNCIÓN MUSCULAR 

Entre las intervenciones que actualmente reciben los niños con parálisis cerebral una de ellas es el fortalecimiento muscular. En niños con parálisis cerebral la función motora gruesa y la marcha están más estrechamente relacionadas con los déficits en la fuerza muscular que con la espasticidad, por lo que el fortalecimiento se ha considerado una intervención lógica. Sin embargo, aunque se ha demostrado que las intervenciones de fortalecimiento aumentan el área transversal, el grosor muscular y la fuerza, el efecto sobre la función motora gruesa ha sido clínicamente insignificante. Pese a ello, es posible que un programa regular de ejercicio que incluya fortalecimiento pueda mantener la función muscular del deterioro inevitable que ocurre antes en adultos con parálisis cerebral que en la población con desarrollo típico.

Respecto a las intervenciones de estiramiento, se aplican principalmente al nivel del tobillo para el tratamiento de contracturas fijas leves en personas con parálisis cerebral. Los yesos seriados a corto plazo mejoran la dorsiflexión en la fase de apoyo y balanceo, pero los resultados a nivel del músculo muestran pocos cambios en la longitud del fascículo o del vientre muscular.

Otra intervención a nivel muscular, son las inyecciones intramusculares de toxina botulínica, siendo la intervención más utilizada en niños con parálisis cerebral. Da como resultado una quimiodenervación reversible del músculo sobre el que se aplica. Sin embargo, no está claro si las mejoras después de la inyección son el resultado de una reducción de la espasticidad o de cambios perjudiciales permanentes en las propiedades musculares.

Finalmente, el alargamiento quirúrgico es un procedimiento común en niños con parálisis cerebral para tratar las contracturas de las unidades músculo-tendinosas y restaurar la alineación de las extremidades. Se ha visto que la recesión del gastrocnemio-sóleo se acompaña de una disminución de la longitud del fascículo y un aumento del ángulo pennación del gastrocnemio medial, sin encontrarse ningún cambio en el volumen muscular después de la recesión quirúrgica, sin embargo a nivel de semitendinoso, la intervención sí que ha resultado en una reducción dramática disminuye el volumen muscular.

 La evaluación de los efectos de estas intervenciones terapéuticas para niños con parálisis cerebral se practica ampliamente a nivel macroscópico mediante el uso de medidas estándar de criterio de la marcha y el funcionamiento, incluido el análisis tridimensional de la marcha y la Medida de la función motora gruesa (GMFM).  Sin embargo el conocimiento de los efectos de las intervenciones a nivel de la morfología del músculo esquelético macroscópico en la parálisis cerebral es actualmente incompleto y, en ocasiones, contradictorio, a la vez que se desconocen los efectos a nivel celular, por lo que se plantea un nuevo paradigma.

PARADIGMA ALTERNATIVO PARA LA EVALUACIÓN Y EL TRATAMIENTO DE NIÑOS CON pARÁLISIS CEREBRAL 

La medicina de precisión se refiere al diagnóstico y tratamiento del individuo mediante el conocimiento de las características del paciente a nivel molecular y celular (ej. terapia molecular). 

Sin embargo, para beneficiarnos de un enfoque personalizado a nivel de la evaluación y el tratamiento de los músculos en personas con parálisis cerebral sería necesario repensar la estrategias de investigación. 

Por un lado, la investigación debería dirigirse a desarrollar un modelo más completo sobre la deformidad muscular.  A partir de las observaciones existentes de anomalías de la estructura y función muscular en personas con parálisis cerebral, en estos momentos se puede plantear que las causas y la progresión de la deformidad muscular podrían tener lugar de la siguiente forma: 

El insulto neurológico en el tracto corticoespinal da como resultado una persistencia de impulsos segmentarios en la médula espinal y el mantenimiento de umbrales aumentados para la activación de las neuronas motoras alfa. La activación limitada y no sostenida de la musculatura en desarrollo conduce a un desarrollo lento del volumen miofibrilar y al refinamiento de la matriz extracelular. Las células satélite, que dan lugar a gran parte del crecimiento muscular infantil, están restringidas en su proliferación y migración debido a su alojamiento inferior ofrecido por una matriz extracelular subdesarrollada que da como resultado vientres musculares rígidos y pequeños. El tejido conectivo desordenado también puede afectar negativamente la regulación de la longitud del sarcómero y la expresión de titina a través de su conexión con los discos Z, lo que contribuye a una relación no armoniosa entre las propiedades activas y pasivas del sarcómero y el vientre muscular.

Las características clínicas que surgen de la dinámica anormal del sarcómero pueden incluir "contracciones dinámicas" y un retraso entre la activación muscular y la contracción óptima. Las contracciones excéntricas repetidas durante la marcha u otra actividad puede dañar aún más el músculo, lo que lleva al reemplazo de las miofibras por grasa y tejido conectivo, lo que resulta en una mayor debilidad y rigidez pasiva. 

La determinación de las anomalías en los elementos celulares y subcelulares asociados del músculo en los niños con parálisis cerebral se correlacionan con la función motora gruesa requiere el desarrollo de modalidades de diagnóstico más sofisticadas que permitan una evaluación confiable tanto a nivel muscular como funcional. Dada la variabilidad inherente en el fenotipo de la parálisis cerebral estas modalidades permitirían una evaluación más fisiológica de los niños con parálisis cerebral. lo que permitiría un paradigma de tratamiento más personalizado que considere el estado actual del músculo en sí, en lugar de depender de medidas clínicas imprecisas (como rango de movimiento pasivo y escalas de espasticidad) para tomar decisiones de tratamiento.