Cuando se trata de describir las modificaciones morfológicas propias de un cerebro con síndrome de Down se hace necesario distinguir entre aquellas que aparecen y están presentes ya en el período fetal y en la infancia, y aquellas que van apareciendo a lo largo de la adultez y progresan como resultado de los procesos de un envejecimiento precoz que, incluso, puede evolucionar hacia la neuropatología propia de la enfermedad de Alzheimer.
Durante décadas, las descripciones neuroanatómicas se basaron en estudios post-mortem, fruto de las autopsias. En la actualidad, las técnicas de neuroimagen permiten visualizar in vivo las principales estructuras cerebrales, si bien hay que contar con sus intrínsecas limitaciones. Algunas de estas técnicas aportan, además, dos avances de enorme trascendencia: a) relacionar la imagen con la función que se esté realizando en ese momento, lo que permite profundizar en la psicobiología del síndrome de Down, y b) seguir en una misma persona la evolución neuroanatómica a lo largo de la vida.
Dada la evidente relación neuropatológica entre síndrome de Down y enfermedad de Alzheimer, algunos investigadores consideran también que el análisis de la anatomía cerebral del adulto con síndrome de Down puede dar información interesante para conocer mejor los procesos neuropatológicos en las primeras fases de esta enfermedad. Sería algo así como un modelo de la predemencia de la enfermedad de Alzheimer.
Así, pues, la neuroanatomía propia del síndrome de Down presenta dos dimensiones:
1. La anomalía propia del desarrollo inicial del cerebro debida a la trisomía 21, que constituye una parte importante de su fenotipo.
2. La atrofia progresiva que aparece conforme avanza la edad, que se cree que es el resultado, por una parte, de la evolución natural ocasionada por agentes neurotóxicos derivados de la trisomía, y por otra, de las modificaciones neuropatológicas asociadas a la presencia de ß-amiloide, propias de la enfermedad de Alzheimer, y que superpone a la anterior.
Los datos que se exponen a continuación están basados principalmente en estudios realizados mediante resonancia magnética (RM), o morfometría basada en voxel (VBM).
Anomalías del desarrollo del cerebro
Los rasgos macroscópicos observados postmortem muestran una reducción en el tamaño y peso del cerebro en su conjunto con braquicefalia, menor tamaño de los lóbulos frontales y temporales, menor número y profundidad de los surcos cerebrales y un estrechamiento de la circunvalación temporal superior. Incluso teniendo en cuenta su menor talla, el volumen cerebral de las personas con síndrome de Down es menor que el de las demás personas de la misma edad.
Los diversos estudios de RM coinciden en mostrar un fenotipo de las anomalías regionales que se observan en jóvenes o en adultos sin demencia con síndrome de Down:
- Reducción del volumen cerebral en su conjunto, incluidos el cerebelo, la sustancia gris y la sustancia blanca.
- Reducción desproporcionada del hipocampo en comparación con la del resto del cerebro; la amígdala está también reducida, aunque guarda proporción con la reducción global del cerebro
- Aumento de la circunvolución parahipocámpica.
- Reducción de los volúmenes del lóbulo frontal y occipital, del planum temporale y de la circunvolución temporal superior.
- Reducción de los volúmenes absolutos de los lóbulos temporales y parietales, pero guardan proporción con la reducción global del cerebro.
Efectos del envejecimiento
Se ha considerado que los cambios que se observan en la morfometría cerebral de las personas ancianas con síndrome de Down sin demencia representan el efecto ocasionado por la patología preclínica tipo-Alzheimer. Pero los efectos del envejecimiento se han de superponer sobre las anomalías previamente existentes propia del síndrome de Down. No siempre es fácil diferenciar cuál es la anomalía propia del desarrollo, y cuál la debida al envejecimiento y dependerá del diseño de estudio con RM que se elija. En principio, los diseños básicos son los siguientes:
- Comparar a personas mayores con y sin síndrome de Down, y correlacionar los hallazgos de las mediciones regionales de sus cerebros con las anomalías de tipo cognitivo. Estos estudios no sirven para distinguir entre lo que es anomalía del desarrollo y anomalía por envejecimiento.
- Comparar a las personas mayores con síndrome de Down con otras más jóvenes con síndrome de Down, deduciendo así qué alteraciones pueden aparecer como consecuencia de la evolución de la edad. No sirve para distinguir los efectos propios de la edad y los propios de la patología tipo-Alzheimer.
- Realizar estudios longitudinales en un mismo individuo; presenta bastantes dificultades técnicas pero sería el estudio ideal.
Resultados obtenidos en los estudios RM en lóbulos temporales mediales
Varios estudios han demostrado que existe una significativa reducción de los volúmenes del hipocampo y estructuras adyacentes del lóbulo temporal medial conforme aumenta en la edad en personas con síndrome de Down sin demencia. La reducción de los volúmenes del hipocampo y amígdala guardan relación con el declive demostrado en la función de la memoria. Estos hallazgos concuerdan con los datos neuropatológicos sobre la presencia de ovillos neurofibrilares y la pérdida de neuronas en la corteza entorrinal y en el hipocampo, y con los datos neuropsicológicos sobre el declive relativamente precoz que se observa en la función de la memoria de las personas mayores con síndrome de Down. En ocasiones sólo se aprecia con claridad la reducción del hipocampo y circunvolución parahipocámpica cuando existen signos de demencia.
En resumen, el volumen del hipocampo disminuye con la edad, lo más probable antes incluso de que se inicie la demencia. Y esta disminución se superpone a la reducción ya existente como consecuencia del trastorno del desarrollo. En el parahipocampo, en cambio, parece haber un aumento inicial del volumen en las edades más jóvenes, para ir reduciéndose su tamaño poco a poco.
Resultados obtenidos en los estudios de RM en las áreas neocorticales
El hallazgo más constante es el creciente incremento del volumen de los ventrículos cerebrales en los ancianos con síndrome de Down y demencia. No siempre se ha comprobado la aparición de atrofia progresiva de la corteza neocortical en las personas con síndrome de Down en situación pre-demencia. Pero los marcadores actuales más sensibles indican que puede haberla. Por ejemplo, el estudio del cuerpo calloso.
Las fibras del cuerpo calloso se originan en las neuronas piramidales de las capas III y V de la corteza cerebral y pasan al otro hemisferio. Estas neuronas son afectadas precozmente en la patología Alzheimer, y consiguientemente, en estos pacientes se aprecia una reducción del área del cuerpo calloso, por lo que esta reducción puede ser considerada como marcador de la degeneración de neuronas corticales en la enfermedad de Alzheimer. Pues bien, se ha comprobado en adultos con síndrome de Down que el cuerpo calloso va sufriendo una progresiva atrofia incluso antes de que se inicie la demencia. Puede afirmarse que el grado de atrofia observada es parecido al que se aprecia en el hipocampo. Esta atrofia es mayor en la zona esplénica del cuerpo calloso, en donde se encuentran las proyecciones de la corteza temporal posterior, parietal superior y occipital. Este hallazgo sugiere que la pérdida de neuronas de proyección interhemisférica en la corteza de asociación posterior precede al inicio clínico de la demencia.
Posteriores estudios de neuroimagen realizados en 32 adultos con síndrome de Down de edades comprendidas entre 25 y 62 años que no tenían demencia comprobaron que, en efecto, hay una pérdida de sustancia gris en la corteza parietal, frontal y occipital que guarda relación con el incremento de edad, así como en el lóbulo temporal y circunvolución parahipocámpica. Del mismo apreció reducción en el volumen de la sustancia gris de la circunvolución temporal superior y media izquierda, circunvolución temporal media derecha, núcleos precúneos, hipocampo izquierdo, circunvolución frontal derecha. Algunas de estas áreas guardan relación con funciones tales la atención vidual, codificación y recuperación de la memoria episódica, y lenguaje. Estas funciones son las primeras que se afectan en el proceso de envejecimiento de las personas con síndrome de Down.
Resultados obtenidos con la técnica VBM
Los estudios realizados con otra técnica de neuroimagen, la técnica de morfometría basada en voxels (VBM), confirman también en 19 adultos con síndrome de Down sin demencia (34 a 52 años), la existencia de una disminución de la sustancia gris en el cerebelo, corteza cingulada, lóbulo frontal medial izquierdo, circunvolución temporal medial/superior derecha y las regiones CA2/CA3 del hipocampo izquierdo.
Conclusiones
De los datos existentes se puede proponer que, al igual que ocurre en la enfermedad de Alzheimer, en el envejecimiento de las personas con síndrome de Down, antes incluso de que aparezcan síntomas de demencia, se aprecian signos de atrofia cerebral que abarca al hipocampo, al parahipocampo y a varias áreas neocorticales de asociación. La volumetría del cuerpo calloso puede ofrecer imágenes precoces de esta evolución.
Por otra parte, cualquier cambio relacionado con la edad se suma a los que pueda haber previamente como consecuencia de la anomalía del desarrollo: cerebelo, lóbulo frontal, lóbulos temporales, corteza cingulada.
Finalmente, en la neuropatología degenerativa del síndrome de Down pueden sumarse dos agentes patogénicos: la neuropatología tipo Alzheimer, asociada a la presencia de ß-amiloide, y la neurotoxicidad derivada del desequilibrio génico propio de la trisomía 21.
