CC-BY-NC-ND 4.0 · Arq Bras Neurocir
DOI: 10.1055/s-0037-1615268
Review Article | Artigo de Revisão
Thieme Revinter Publicações Ltda Rio de Janeiro, Brazil

Núcleo subtalâmico: revisão neuroanatômica

Subthalamic Nucleus: Neuroanatomical ReviewMarcelo José da Silva de Magalhães1, Claudiojanes dos Reis2, Juliana Rabelo da Silva Sousa3, Victória Souza Marques3, Tayná Cardoso Gonçalves3, Iara Cristina Vieira Ribeiro3, Leide Daiana Silveira Cardoso3, Victor Caribé Crosland Guimarães3, Frederico Gustavo de Souza Marques3, Sarah Dias Pereira3
  • 1Neurosurgery Department, Hospital Vila da Serra, Nova Lima, MG, Brazil
  • 2Anatomy Discipline, Faculdades Unidas do Norte de Minas (FUNORTE), Montes Claros, MG Brazil
  • 3Acadêmico, Curso de Medicina, Faculdades Unidas do Norte de Minas (FUNORTE), Montes Claros, MG, Brazil
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Marcelo José da Silva de Magalhães, MD
Rua Capelinha, 375, Antônio Pimenta
Montes Claros, MG, CEP 39402-315
Brazil   

Publication History

23 July 2017

13 November 2017

Publication Date:
18 December 2017 (eFirst)

 

Resumo

Descoberto em 1865 por Jules Bernard Luys, o núcleo subtalâmico (NST)é um conjunto de pequenos núcleos situados no diencéfalo, inferior ao tálamo e superior à substância negra, que pode ser visualizado em um corte coronal posterior. Histologicamente, consiste em neurônios distribuídos de forma compacta e preenchidos com um grande número de vasos sanguíneos e fibras mielinizadas dispersas. Esta revisão apresenta uma análise sobre essa região anatômica, considerando o que há na literatura a seu respeito. Os neurônios subtalâmicos são excitatórios e utilizam o glutamato como neurotransmissor. Em indivíduos saudáveis, esses neurônios são inibidos por células nervosas localizadas no globo pálido lateral. Contudo, se as fibras que compõem o circuito paleoestriado forem lesadas, os neurônios tornam-se altamente excitáveis, provocando assim distúrbios motores que podem ser classificados como: hipercinéticos, tais como balismo e coreia, ou hipocinéticos, por exemplo, doença de Parkinson (DP). O advento da estimulação cerebral profunda tem concedido grande visibilidade ao NST. Estudos destacam que a estimulação desse núcleo realmente ameniza os sintomas motores da doença de Parkinson.


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Abstract

Discovered in 1865 by Luys, the subthalamic nucleus is a set of small nuclei located in the diencephalon, inferior to the thalamus and superior to the substantia nigra, that can be visualized in a posterior coronal section. Histologically, it consists of neurons compactly distributed and filled with large numbers of blood vessels and sparse myelinated fibers. This review presents an analysis of this anatomical region, considering what is most recent in the literature. Subthalamic neurons are excitatory and use glutamate as the neurotransmitter. In healthy individuals, these neurons are inhibited by nerve cells located in the side globus pallidus. However, if the fibers that make up the afferent circuit are damaged, the neurons become highly excitable, thus causing motor disturbances that can be classified as hyperkinetic, for example ballism and chorea, or hypokinetic, for example Parkinson disease. The advent of deep brain stimulation has given the subthalamic nucleus great visibility. Studies reveal that the stimulation of this nucleus actually improves the motor symptoms of Parkinson disease.


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Introdução

O núcleo subtalâmico (NST) foi descrito por Jules Bernard Luys, em 1985, como o “bandelette accessoire de L'olive supérieure” (“faixa acessória da oliva superior”), mostrando assim sua relação com o núcleo vermelho, que foi erroneamente rotulado como “olive superior.” Foi Auguste Forel que, em 1877, forneceu uma descrição mais adequada e sugeriu o termo corpus Luysii, denominação ainda usada para este núcleo.[1] O NST é considerado uma importante estrutura na modulação da atividade dos núcleos da base. Possui uma conexão recíproca com o globo pálido, com o qual mantém eferências excitatórias que inibem o movimento. Assim sendo, é justificado atribuir ao NST um efeito inibitório sobre o movimento.[2] [3]

Nos estudos clínicos do NST de Luys, observou-se que as lesões das conexões deste núcleo também poderiam produzir hemicoreia contralateral ou hemibalismo em seres humanos.[2] Além disso, essa estrutura tem sido relacionada implicitamente na fisiopatologia da doença de Parkinson (DP).[3]

Este artigo tem por objetivo apontar considerações históricas, anatômicas e clínicas do NST. Trata-se de uma revisão dos aspectos anatômicos dessa estrutura, destacando, particularmente, as suas relações topográficas, suas conexões com outras áreas do sistema nervoso no contexto da modulação dos movimentos, vascularização, histologia e aspectos neurocirúrgicos através da estimulação cerebral profunda para o tratamento da DP.


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Metodologia

O método utilizado foi revisão da literatura, que permitiu reunir, avaliar e resumir as evidências científicas sobre o tema investigado para contribuir com o desenvolvimento do conhecimento na temática.

Realizou-se no período de abril de 2017 a busca das publicações indexadas nas seguintes bases de dados: PubMed, Scielo e Web of Science. Os seguintes termos foram usados como descritores na busca: “núcleo subtalâmico,” “conexões do núcleo subtalâmico,” “manifestações clínicas do núcleo subtalâmico” e “subthalamic nucleus”.

Os critérios de inclusão foram: artigos publicados em inglês e português e seus resumos disponíveis nas bases de dados. Foram excluídos os artigos que não abordavam a temática proposta.

Selecionaram-se artigos com delineamento experimental (ensaios clínicos, randomizados ou não) ou observacional (estudos de caso-controle, estudos de coorte e estudos antes e depois) e estudos realizados em humanos, nos quais foram avaliadas algumas das seguintes características: histologia, anatomia, conexões e funções do NST assim como as manifestações clínicas a ele associadas. Após a leitura das pesquisas selecionadas, prosseguiu-se com a análise e, posteriormente, com a discussão.


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Discussão

Aspectos Históricos do NST

O NST foi descoberto em 1865 pelo investigador francês Jules Bernard Luys, (1828–1897) que o percebeu como uma ponte para a dispersão da influência cerebelar sobre o corpo estriado, de forma que teria “papel crucial na síntese das ações motoras automáticas.” Além disso, Luys foi o primeiro a caracterizar essa estrutura como intimamente ligada aos núcleos da base.[4]

Em seu primeiro e mais importante livro, Luys descreveu o NST como “bandelette accessoire de l'olive supérieure” (“faixa acessória da oliva superior”), uma descrição anatômica incorreta, como observou criticamente Auguste Forel (1848–1931), que refez a descrição da formação cinzenta subtalâmica em um artigo em que se pode ler: “Este termo é impróprio por pelo menos três razões”[1] [2] ([Fig. 1]).

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Fig. 1 Núcleo subtalâmico em corte coronal ao nível do núcleo rubro. 1 - cápsula interna; 2 - tálamo; 3 - área tegmental ventral; 4 - núcleo subtalâmico; 5 - trato óptico; 6 - corno temporal do ventrículo lateral; 7 - pedúnculo cerebral; 8 - hipocampo; 9 - ponte; 10 - fossa interpeduncular; 11 - substância negra; 12 - núcleo rubro; 13 - terceiro ventrículo. Fonte: imagem cedida por Marcelo JS Magalhães e Claudiojanes Reis.

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Limites Neuroanatômicos do NST

Em algumas secções coronais do encéfalo na vista posterior é possível localizar o NST. Trata-se de um núcleo isoconvexo que se situa superiormente à substância negra e ao tegmento do mesencéfalo e, caudalmente, ao hipotálamo.[3] Limitando medialmente estão: o fascículo mamilo-tâlamico e o terceiro ventrículo. No limite superior visualiza-se a área tegmental e o tálamo. Lateralmente, são encontradas a substância branca e o pedúnculo cerebral[3] ([Fig. 1]).


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Considerações Histológicas do NST

Em roedores, constatou-se que o NST consiste em neurônios distribuídos compactamente e preenchido com grande número de vasos sanguíneos e fibras mielinizadas dispersas. Observou-se o corpo celular dos neurônios com abundância de organelas, mas apenas pequena quantidade de retículo endoplasmático liso e rugoso. O núcleo apresenta-se com envoltório nuclear amplamente invaginado e nucleoplasma pálido com pouca heterocromatina. Dois tipos de terminais axônicos foram identificados. O primeiro tipo é um terminal pequeno com vesículas redondas de tamanho médio (possivelmente glutamatérgicas) e sinapses assimétricas, principalmente com dendritos finos. O segundo tipo é um terminal grande com vesículas redondas e ligeiramente achatadas (possivelmente GABAérgicas), apresentando junções de aderência com seus alvos pós-sinápticos, além de sinapses simétricas, principalmente com corpos celulares e dendritos maiores.[5]

Três tipos de neurônios foram descritos em gatos:

  • Neurônios do tipo I - São os principais constituintes e apresentam corpos celulares ovais ou poligonais, diâmetro médio de 26 μm por 36 μm e quatro a seis dendritos primários.

  • Neurônios do tipo II - Apresentam corpos celulares multipolares ou poligonais, medindo em média de 31 μm por 43 μm e emitindo quatro a sete dendritos primários.

  • Neurônios do tipo III - Apresentam corpos celulares de forma poligonal, medindo 23 μm por 26 μm em média e emitindo quatro a seis dendritos primários.[6]

Yelnik[7] (1979), em sua abordagem comparativa, constatou apenas uma variedade de neurônio de Golgi tipo I, que é idêntica em gatos, macacos e em seres humanos. Esse tipo de neurônio apresenta corpo celular e é de forma ovoide, o que lhe dá uma aparência fusiforme quando observado paralelamente ao seu eixo longo, enquanto parece circular ou poligonal quando observado de outras direções.[7]


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Fibras Aferentes e Eferentes do NST

O NST recebe aferências principalmente do córtex cerebral, do tálamo, do globo pálido e do tronco cerebral. Com relação às eferências, o NST possui conexões com o globo pálido, a substância negra, o corpo estriado e o tronco encefálico.[8]

Salienta-se que o NST é constituído principalmente por neurônios de projeção.[5] Com base em seus alvos axonais, foram identificados cinco tipos distintos de neurônios de projeção:[9]

  • Neurônios que se projetaram para a parte reticular da substância negra do mesencéfalo (SNr) e para os segmentos do globo pálido medial (GPM) e do globo pálido lateral (GPL) (21,3%).

  • Neurônios visando a SNr e o GPL (2,7%).

  • Neurônios projetando para o GPM e o GPL (48%).

  • Neurônios visando apenas o GPL (10,7%).

  • Neurônios com axônios que percorreram o corpo estriado, mas cuja ramificação terminal não pôde ser visualizada em detalhes (17,3%).

Projeções cortico-subtalâmicas - em primatas, essas fibras surgem do córtex motor primário, da área motora suplementar, da área pré-motora suplementar e do córtex pré-motor dorsal e ventral, do giro do cíngulo, do córtex somatossensorial e do córtex insular.[8] [9] [10] Essas projeções inervam predominantemente o aspecto dorsal do NST e são componentes integrais nos circuitos motores dos núcleos da base.[8] [9] [10]

Um padrão intrínseco complexo de somatotopia foi relatado no NST, em que múltiplos homúnculos foram descritos.[8] As fibras do córtex motor primário relacionadas à perna, ao braço e à face são representadas na área lateral do NST, enquanto que a porção medial do núcleo recebe fibras da área motora suplementar, do córtex pré-motor dorsal e córtex pré-motor ventral, em uma distribuição somatotópica inversa (perna, braço e face, respectivamente, representados de medial a lateral).[11]

Projeção do globo pálido - compreende uma das principais aferências. Praticamente todo o núcleo recebe fibras palidais, que cursam nas direções mediolateral e rostrocaudal.[12] A distribuição topográfica e somatotópica dessas aferências varia entre as espécies. Nos roedores, as áreas laterais do globo pálido inervam o NST lateral, enquanto as áreas medianas do NST são inervadas pelo pálido medial e ventral.[12] É importante frisar que as aferências do GPL pertencem ao circuito indireto dos núcleos da base. ([Fig. 2])

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Fig. 2 Esquema representando a via indireta dos núcleos da base, envolvendo o núcleo subtalâmico (NST). Abreviações: AMS, área motora suplementar; PM, área pré-motora; M1, área motora primária; C1, córtex somestésico; SNc, porção compacta da substância negra; SNr, porção reticulada da substância negra; GPi, globo pálido interno; GPe, globo pálido externo; Glu, glutamato; Dop, dopamina; GABA, ácido gama-aminobutírico. Os sinais (+) indicam vias excitatórias e os sinais (–) indicam vias inibitórias. Esquema baseado em Salzo (2009).

Eferências para o globo pálido - o NST projeta para ambos os segmentos do globo pálido (GPL e GPM). Fibras do NST entram no globo pálido através da sua porção posterior, percorrendo uma direção caudorostral.[12] A parte medial do NST projeta principalmente para o GPL rostral, o pálido ventral e o GPM rostral (território associativo e límbico). A porção ventral do NST associa-se principalmente à região dorsomedial do GPL e GPM (território associativo). Já o NST caudal projeta predominantemente para a área motora do GPL e do GPM.[12] É importante frisar que as eferências para o GPM pertencem ao circuito indireto dos núcleos da base. ([Fig. 2])

Eferências para a substância negra - as fibras do NST associam-se à substância negra principalmente através de sua região ventromedial, espalhando-se lateralmente em uma direção rostrocaudal.[12] [13] Embora a maioria dessas fibras inerve a parte reticular, alguns axônios ascendem até a parte compacta, sendo um dos mecanismos responsáveis pela liberação de dopamina.[12] [13]

Eferências para o corpo estriado - o NST envia poucas projeções para o corpo estriado em roedores e primatas.[13] Em primatas, as regiões ventriculares associativas e límbicas do NST inervam principalmente o caudado, enquanto as porções motoras dorsolaterais desse núcleo inervam principalmente o putame.[12] ([Tabela 1])

Tabela 1

Fibras aferentes e eferentes do núcleo subtalâmico[9] [10] [11] [12] [13]

Aferências

Eferências

Córtex

Cortico-subtalâmica

• Córtex motor

• Córtex cingular

Córtex somatossensorial

• Córtex insular

Globo Pálido

Globo pálido medial

Globo pálido lateral

Globo pálido medial

Globo pálido lateral

Substância Negra

Parte reticular (SNr)

Parte compacta (SNc)

Corpo Estriado

Caudado

Putame


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Aspectos Bioquímicos do NST

Diferentes neurotransmissores são encontrados de acordo com as conexões estabelecidas com o NST.

A via cortico-subtalâmica faz a conexão de seus terminais com pequenos dendritos no NST através do neurotransmissor glutamato.[14] [15] Já a via palido-subtalâmica, cujas projeções representam maior parte das aferências do NST,[12] tem como neurotransmissor o GABA.[16] As projeções do tronco encefálico para o NST originam-se na substância negra, tanto em roedores e primatas quanto em humanos.[17] Utilizando a dopamina como neurotransmissor, essas projeções exercem papel modulador das aferências glutaminérgicas corticais e GABAérgicas palidais para os NSTs.[16]

Tratando-se das principais eferências dos NST, a via subtalamo-palidal, a qual representa a maior parte das projeções do NST e a via subtalamo-nigral em roedores, apresentam o neurotransmissor glutamato.[18] [19] ([Fig. 2])


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Vascularização do NST

O NST é irrigado pelas artérias corioideas anteriores, ramos da artéria carótida interna, que emerge logo acima da origem da artéria comunicante posterior.[20] O sistema de drenagem é do tipo venoso profundo. Através desse, as veias cerebrais profundas, que desembocam na veia cerebral interna, drenam para a veia magna.[20]


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Considerações Neuropatológicas Relacionadas ao NST

Os estudos clínicos do NST de Luys surgiram em 1884, quando Ralph Canfield e James J. Putnam apresentaram um dos primeiros relatos de caso de hemibalismo.[2] Esse fato foi comprovado na literatura no estudo de Martin (1927), apud Parent et al,[2] o qual revisou a literatura mundial e constatou que 11 dos 12 pacientes anteriormente relatados com hemibalismo apresentavam lesões na área do NST, incluindo dois com lesões restritas a este, além de um caso relatado pelo próprio pesquisador de uma pequena hemorragia quase limitada ao NST.[2] Já em 1947, foi observado que as lesões das conexões do NST também poderiam produzir hemicoreia contralateral ou hemibalismo no homem.[2]

A coreia é caracterizada por movimentos involuntários arrítmicos, rápidos, abruptos, não repetitivos no tempo e com distribuição variável, preferentemente distal.[21] [22] Quando a coreia está limitada por um dimídio do corpo, ela é denominada hemicoreia.[21] Evidencia-se que a maioria das síndromes coreicas estudadas está associada à atrofia do corpo estriado, do globo pálido e dos NSTs.[21]

O balismo caracteriza-se por movimentos involuntários hipercinéticos, principalmente da parte proximal dos membros, com amplo deslocamento das extremidades devido à grande amplitude da movimentação.[21] É comumente manifestado em um único lado do corpo, sendo, neste caso, chamado de hemibalismo. Quando acomete apenas um membro, chama-se monobalismo; se acomete ambas as pernas, é denominado de parabalismo; e, se apresentar-se de forma generalizada, bibalismo.[22] Quando a intensidade desses movimentos encontra-se diminuída, o balismo torna-se indistinguível da coreia.[22] [23] Grande parte dos quadros de hemibalismo encontra-se associada à lesão no NST contralateral, e já admite-se que o mesmo quadro clínico também relaciona-se às lesões nas vias aferentes e eferentes do núcleo, do corpo estriado, do tálamo, da substância negra e de suas interconexões.[24] [25] [26] [27] [28] [29] No entanto, o hemibalismo causado por lesões no NST é mais grave do que quando ocasionado por outras razões.[29]

Na DP, que é caracterizada por tremor, bradicinesia e espasticidade, nota-se a depleção do neurotransmissor dopamina. Essa doença decorre principalmente de um processo neurodegenerativo na substância negra localizada no mesencéfalo. Nessa patologia, o NST está hiperativo e a estimulação cerebral profunda do NST pode melhorar a rigidez e a bradicinesia.[27] Durante os últimos anos, a estimulação cerebral profunda (Deep Brain stimulation— DBS) do NST tem sido estabelecida como um tratamento para um grupo selecionado de pacientes com a DP. A cirurgia é unicamente direcionada para o tratamento dos sintomas motores da DP. Os sintomas que apresentam melhora com o uso de DBS no NST e no GPM são os do período off (acinesia, rigidez, tremor), as distonias dolorosas e as discinesias.[28]

Abaixo são apresentados critérios que devem ser sempre obedecidos na seleção dos pacientes:

  • Diagnóstico estabelecido da DP.

  • O paciente deve ser obrigatoriamente responsivo à levodopa, com exceção em casos de pacientes cujo sintoma predominante é o tremor, que podem se beneficiar de tratamento cirúrgico independente da resposta prévia à levodopa.

  • Controle insatisfatório de sintomas motores com melhor tratamento clínico. A resposta à levodopa no pré-operatório é o melhor preditor para resposta positiva da cirurgia. Pacientes com Parkinsonismo atípico, não-responsivos à levodopa, têm resposta pobre com implante de estimulador cerebral profundo.

  • Possuir pelo menos 5 anos de doença.

  • Objetivo de melhora de sintomas motores do tipo tremor, bradicinesia e rigidez.

Após o implante do eletrodo, o neuroestimulador (também chamado de gerador de pulso implantável) é sepultado, sob anestesia geral, geralmente na região subclavicular, muito semelhante a um marca-passo cardíaco. Os cabos extensores são tunelizados sob o plano subcutâneo, conectando os eletrodos ao neuroestimulador. O NST e o GPM são os alvos mais utilizados atualmente no implante de DBS para tratamento da DP.[28]

Aparentemente, o NST participa no processamento da motivação, baseando-se principalmente na noção anatômica de que o NST é uma unidade do laço límbico envolvendo o córtex pré-frontal, o núcleo accumbens e o GPM.[26] Estudos de motivação experimental estabeleceram que as lesões do NST não aumentam a fome, mas sim estimulam a motivação alimentar, explicando os mecanismos dos relatos clínicos de hiperfagia induzida por lesões no NST.[27] [28] [29] [30] [31]


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Conclusão

A importância do NST se explica pelas conexões deste com regiões de grande importância motora e não motora, como o córtex cerebral, o tálamo, o globo pálido, a substância negra, o estriado e o tronco encefálico. Descoberto em 1865 por Luys, o NST é um conjunto de pequenos núcleos situados no diencéfalo, inferior ao tálamo e superior à substância negra, que pode ser visualizado em uma corte coronal posterior. Histologicamente, consiste em neurônios distribuídos de forma compacta e preenchidos com grande número de vasos sanguíneos e fibras mielinizadas dispersas. O advento da estimulação cerebral profunda concedeu ao NST grande visibilidade. Estudos destacam que a estimulação desse núcleo realmente ameniza os sintomas motores da DP.


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Conflito de Interesses

Os autores declaram não haver conflito de interesses no presente artigo.


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Marcelo José da Silva de Magalhães, MD
Rua Capelinha, 375, Antônio Pimenta
Montes Claros, MG, CEP 39402-315
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Fig. 1 Núcleo subtalâmico em corte coronal ao nível do núcleo rubro. 1 - cápsula interna; 2 - tálamo; 3 - área tegmental ventral; 4 - núcleo subtalâmico; 5 - trato óptico; 6 - corno temporal do ventrículo lateral; 7 - pedúnculo cerebral; 8 - hipocampo; 9 - ponte; 10 - fossa interpeduncular; 11 - substância negra; 12 - núcleo rubro; 13 - terceiro ventrículo. Fonte: imagem cedida por Marcelo JS Magalhães e Claudiojanes Reis.
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Fig. 2 Esquema representando a via indireta dos núcleos da base, envolvendo o núcleo subtalâmico (NST). Abreviações: AMS, área motora suplementar; PM, área pré-motora; M1, área motora primária; C1, córtex somestésico; SNc, porção compacta da substância negra; SNr, porção reticulada da substância negra; GPi, globo pálido interno; GPe, globo pálido externo; Glu, glutamato; Dop, dopamina; GABA, ácido gama-aminobutírico. Os sinais (+) indicam vias excitatórias e os sinais (–) indicam vias inibitórias. Esquema baseado em Salzo (2009).