Nodos de Ranvier: función e importancia

Los nodos de Ranvier son pequeños espacios sin mielina que se observan a lo largo del axón. Gracias a estas interrupciones de la vaina de mielina es posible que se lleve a cabo el potencial de acción. A través de este proceso fisiológico las neuronas son capaces de interactuar y transmitir información a gran velocidad.

Debido a que en este área el axón queda expuesto para poder intercambiar sustancias con el medio. Los canales Nav permiten la entrada de iones de sodio que ayudan a que el impulso viaje más rápido que si lo hiciera a lo largo del axón. Cualquier alteración de estos segmentos pueden desencadenar distintas patologías neurológicas.

¿Qué son los nodos de Ranvier?

Los axones de las neuronas se encuentran recubiertos por la vaina de mielina, una capa protectora compuesta de proteínas y sustancias grasas que ayudan a la transmisión adecuada de los impulsos nerviosos. Sin embargo, en la estructura se pueden observar pequeños espacios vacíos conocidos como nódulos o nodos de Ranvier.

Se presenta como interrupciones en cada segmento de la vaina de mielina. Por lo que estas secciones no están cubiertas de mielina, lo cual permite que los impulsos nerviosos saltan de un nodo a otro, permitiendo aumentar la velocidad de conducción. Es un proceso conocido como conducción saltatoria. Por lo que mejora la interacción entre neuronas.

Sin embargo, otra función importante de estos espacios es que permite el paso de electrolitos necesarios para que la neurona mantenga su actividad eléctrica. Aunque se reconoce que la presencia de la vaina de mielina es esencial para aislar el axón, la ausencia en los nodos de Ranvier no lo convierte en una región susceptible.

Estas interrupciones contienen grandes cantidades de iones de sodio positivo. Cuando la señal llega a esta región, estos iones permiten recargar el impulso nervioso para que no pierda carga y pueda mantener la velocidad de conducción.

Formación de los nodos de Ranvier

A partir de la tercera semana de la etapa embrionaria se empieza a formar el sistema nervioso. A partir del día 16 de la concepción se empieza a formar la placa neural, que dará a lugar al tubo neural. Esto se convertirá en el cerebro y la médula espinal.

En este momento de la gestación se lleva a cabo la migración neuronal, un proceso clave para la formación de la red neuronal. Las neuronas nuevas se desplazan desde su origen hasta el lugar del cerebro que van a ocupar. El mayor desplazamiento ocurre desde la semana 12 hasta la semana 24 de la gestación. Y se extiende incluso después del nacimiento.

Durante esta etapa también se forman las células gliales, siendo identificados como oligodendrocitos en el sistema nervioso central y células de Schwann en el sistema nervioso periférico. Ambos están encargados de mielinizar los axones. En el primer caso, se afirma que basta un solo oligodendrocito para formar hasta 50 vainas de mielina. Mientras que una célula de Schwann forma una sola vaina de mielina.

Durante el proceso de mielinización se van cubriendo los axones con esta capa protectora. Sin embargo, los segmentos se separan por pequeños espacios que dejan expuesto al axón, lo que le permite obtener electrolitos necesarios para mantener a una velocidad adecuada el impulso nervioso. Sin embargo, se ha observado que hay presencia de microvellosidades de las células de Schwann en este segmento cuando se trata del sistema nervioso periférico, mientras que los astrocitos los sustituyen en el caso del sistema nervioso central. Por lo que no está totalmente descubierto.

Funcionamiento de los nodos de Ranvier

Aunque pareciera que los nodos de Ranvier dejan expuesto de forma peligrosa a los axones, la realidad es que cumple funciones esenciales para lograr la comunicación entre toda la red neuronal. Se reconoce que cumple un papel importante para la transmisión del impulso nervioso. Cuando se origina una señal nerviosa, la misma genera un potencial de acción que viajará a lo largo de un axón para llegar a una célula nerviosa o músculo. Y para que mantenga su potencia, necesita tanto de la vaina de mielina como de los nodos de Ranvier.

Durante la transmisión de señales nerviosas se llevan a cabo los saltos de los nodos de Ranvier. La ausencia de mielina en estos espacios permite que el impulso nervioso haga su recorrido en forma de saltos. Por lo que la idea de que viajan de forma contínua a través del axón es errónea. Gracias a este mecanismo es posible que las señales nerviosas viajen a una mayor velocidad.

Esto es posible gracias a que, cuando el potencial de acción llega a un nodo, se activan los canales de sodio dependientes de voltaje. Estas proteínas favorecen el paso de iones de sodio provocando la despolarización de la membrana. Y al mismo tiempo empieza la salida de potasio, lo que provoca que se detenga la despolarización.

Una vez que se cierran los canales de sodio, se abren los canales de potasio, lo que provoca la repolarización, y que la membrana vuelva al potencial en reposo. Sin embargo, mientras se mantuvo activa la despolarización, esto provocó que se activaran los canales de sodio del próximo nódulo de Ranvier.

¿Cuándo se produce el potencial de acción?

El potencial de acción se origina ante la presencia de variaciones en los potenciales eléctricos. Estos cambios es lo que produce la despolarización de la membrana. Debido a que la información viaja entre neuronas a altas velocidades, el potencial de acción también se produce muy rápido. Una vez que la membrana entra en reposo, este proceso finaliza. Sucede durante la sinapsis, durando apenas milisegundos, lo suficiente para que se lleve a cabo la liberación de neurotransmisores.

Importancia de los nodos de Ranvier

Hablamos del papel esencial para la transmisión de señales nerviosas a altas velocidades, lo cual favorece el adecuado funcionamiento de todo el sistema nervioso. Todos estos procesos se consideran esenciales para llevar a cabo las funciones normales del organismo como movimientos musculares, coordinación motora, percepción sensorial, funciones cognitivas, entre otras. A su vez, al facilitar la transmisión del impulso nervioso a través de saltos, logra un mejor consumo de energía que lo que sucedería si viajara a lo largo del axón.

Afecciones asociadas a los nodos de Ranvier

Una estructura sana del axón permite que el potencial de acción se propague de forma correcta a través del sistema nervioso. En la mayoría de los casos, los trastornos neurológicos se han asociado a variedad de defectos neuronales, obviando la importancia de estas interrupciones de mielina. Se ha evidenciado que las alteraciones en los nodos de Ranvier se relacionan con distintas patologías del sistema nervioso.

Algunas de las alteraciones que se han observado son: 

• Alargamiento del nódulo de Ranvier.
• Retracción de la vaina de mielina.
• Alteración de la función y localización de los canales iónicos.
• Interrupción de la interacción axón-glial.

Algunas de las causas por las que se producen estos problemas son:

• La hiperexcitación, el aprendizaje espacial y la inhibición de la exocitosis de los inhibidores de la trombina pueden provocar un alargamiento de los nodos de Ranvier.
• El estrés crónico se ha asociado a la alteración  de los nodos.
• Algunas lesiones, como traumatismos craneoencefálicos o la hipoxia neonatal, pueden provocar desmielinización, lo cual también afecta a los nódulos de Ranvier.

Por consecuencia, puede provocar los siguientes efectos:

• Afectación de la conducción axonal.
• Alteración de las conexiones neuronales.
• Deterioro cognitivo.

En general, son cuadros que se han podido observar en las siguientes patologías

• Esclerosis múltiple: enfermedad autoinmune que destruye la mielina del sistema nervioso central, afectando directamente la estructura de los nodos de Ranvier y alterando la conducción saltatoria.
• Ictus: la interrupción del flujo sanguíneo cerebral puede dañar los axones y sus nodos, provocando déficits neurológicos.
• Lesión medular: los traumatismos de la médula espinal pueden desmielinizar axones y alterar la distribución de los canales iónicos en los nodos.
• Síndrome de Guillain-Barré: neuropatía autoinmune que ataca la mielina del sistema nervioso periférico, alterando los nodos de Ranvier y provocando debilidad muscular progresiva.
• Neuropatía diabética: los niveles elevados de glucosa pueden dañar la estructura de los nodos y la vaina de mielina periférica.
• Enfermedad de Charcot-Marie-Tooth: grupo de neuropatías hereditarias que afectan a la mielina y a los axones del sistema nervioso periférico.

Diferencia entre conducción saltatoria y conducción continua

Es importante distinguir entre los dos tipos de propagación del impulso nervioso:

Característica	Conducción saltatoria	Conducción continua
Tipo de fibra	Axones mielinizados	Axones amielínicos
Velocidad	Alta (hasta 120 m/s)	Baja (0,5-2 m/s)
Consumo energético	Eficiente	Mayor gasto de ATP
Mecanismo	Saltos entre nodos de Ranvier	Propagación punto a punto
Ejemplo	Neuronas motoras, sensoriales gruesas	Fibras C del dolor lento

La conducción saltatoria a través de los nodos de Ranvier es una adaptación evolutiva que permite a los vertebrados transmitir información nerviosa a alta velocidad sin necesidad de axones extremadamente gruesos, como ocurre en los invertebrados (por ejemplo, el axón gigante del calamar).

Preguntas frecuentes

¿Qué ocurre si se dañan los nodos de Ranvier?

Cuando los nodos de Ranvier se alteran o dañan, la conducción saltatoria se ve comprometida. Esto puede manifestarse como enlentecimiento o bloqueo de la transmisión nerviosa, lo que se traduce en debilidad muscular, pérdida de sensibilidad, fatiga o problemas cognitivos, dependiendo de las neuronas afectadas.

¿Se pueden regenerar los nodos de Ranvier?

En el sistema nervioso periférico existe cierta capacidad de regeneración gracias a las células de Schwann, que pueden remielinizar axones dañados y restablecer los nodos de Ranvier. En el sistema nervioso central, esta capacidad es mucho más limitada, aunque la investigación en remielinización es un área activa de estudio.

¿Cuántos nodos de Ranvier tiene un axón?

El número de nodos varía según la longitud del axón y la distancia entre ellos. Los segmentos de mielina (internodos) miden entre 0,2 y 2 mm, y los propios nodos de Ranvier tienen una longitud de aproximadamente 1 micrómetro. Un axón motor largo puede tener cientos de nodos a lo largo de su recorrido.

Referencias

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• Salzer JL. Clustering sodium channels at the node of Ranvier: close encounters of the axon-glia kind. Neuron. 1997;18(6):843-846.
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• Rasband MN, Peles E. Mechanisms of node of Ranvier assembly. Nat Rev Neurosci. 2021;22(1):7-20.
• MedlinePlus. Enfermedades desmielinizantes. Disponible en: https://medlineplus.gov/spanish/demyelinatingdiseases.html