1
BASES BIOQUÍMICAS
DEL
SISTEMA NERVIOSO
1er EDICIÓN
Editores
Maela Lupo
Alfredo Rigalli
Mateo Vasquez
Autores
Camila Lucía Sánchez
Florencia Ruiz Diaz
Lautaro Martino
Linda Weng
Mateo Vasquez
Mercedes Balero
Nicolas Mendes
Silvina Vaquero
Violeta De Lorenzo
Colaboradores
María Constanza Marchese
Sofia Paleari
Valentina Battista
2021
,
Centro Universitario de Estudios Medioambientales
C.U.E.M
Facultad de Ciencias Médicas
Universidad nacional de Rosario
Bases Bioquímicas del Sistema Nervioso / Camila Lucía Sánchez ... [et al.]. - 1a
edición para el alumno - Rosario : Alfredo Rigalli ; Rosario : Maela Lupo ; Rosario :
Mateo Vasquez, 2021.
Libro digital, PDF
Archivo Digital: descarga
ISBN 978-987-88-2919-7
1. Medicina. 2. Sistema Nervioso. 3. Metabolismo. I. Sánchez, Camila Lucía
CDD 615
AUTORES
Balero, Mercedes. Estudiante de medicina de la Facultad de Ciencias médicas de la UNR.
Docente del Curso bases bioquímicas de la endocrinología, Centro Universitario de
Estudios Mediambientales. FCM-UNR.
Battista Valentina. Estudiante de medicina de la Facultad de Ciencias médicas de la UNR.
De Lorenzo, Violeta. Estudiante de Medicina de la Facultad de Ciencias Médicas UNR
Lupo, Maela. Licenciada en biotecnología y Doctora en Ciencias Biomédicas. Docente de
la FCM-UNR e Investigadora del CONICET. Directora del CUEM.
Marchese, María Constanza. Estudiante de medicina de la Facultad de Ciencias médicas
de la UNR. Docente del Curso bases bioquímicas de la endocrinología, Centro
Universitario de Estudios Mediambientales. FCM-UNR.
Mendes Nicolás Ignacio. Estudiante de medicina de la Facultad de Ciencias médicas de la
UNR. Docente del Curso bases bioquímicas de la endocrinología, Centro Universitario de
Estudios Mediambientales. FCM-UNR.
Martino, Lautaro. Estudiante de medicina de la Facultad de Ciencias médicas de la UNR.
Docente del Curso bases bioquímicas de la endocrinología, Centro Universitario de
Estudios Mediambientales. FCM-UNR.
Paleari, Sofía Agustina. Estudiante de medicina de la Facultad de Ciencias médicas de la
UNR.
Rigalli, Alfredo. Bioquímico y doctor en Bioquímica. Docente e investigador de la
Facultad de Ciencias Médicas de la UNR. Investigador del CONICET
Ruiz Diaz, Florencia Natividad. Estudiante de medicina de la Facultad de Ciencias
médicas de la UNR. Docente del Curso bases bioquímicas de la endocrinología, Centro
Universitario de Estudios Mediambientales. FCM-UNR.
Sánchez, Camila Lucía. Estudiante de medicina de la Facultad de Ciencias médicas de la
UNR. Docente del Curso bases bioquímicas de la endocrinología, Centro Universitario de
Estudios Mediambientales. FCM-UNR. Ayudante de cátedra de Física.
Vaquero, Silvina Patricia. Estudiante de medicina de la Facultad de Ciencias médicas de
la UNR. Directora del departamento de extensión del CUEM.
Vasquez, Mateo Iván. Estudiante de medicina de la Facultad de Ciencias médicas de la
UNR. Docente del Curso bases bioquímicas de la endocrinología, Centro Universitario de
Estudios Mediambientales. FCM-UNR.
Weng, Linda. Estudiante de medicina de la Facultad de Ciencias médicas de la UNR.
Estudiante de traductorado de inglés-español.
Contenidos
1. FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA............................................1
1.1. División Anatómica.............................................................................1
1.2. División Funcional..............................................................................1
1.3. Desarrollo Embriológico del SN.........................................................1
1.4. Anatomía funcional del SNC..............................................................4
1.5. Tronco encefálico................................................................................7
1.6. Cerebelo............................................................................................10
1.7. Cerebro..............................................................................................10
1.8. Sistema límbico.................................................................................15
2. COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO...........................................17
2.1. Neuronas...........................................................................................17
2.2. Células de sostén...............................................................................19
2.3. Mielinización....................................................................................25
2.4. Barrera hematoencefálica..................................................................34
2.5. Barrera hemorraquídea......................................................................35
2.6. Meninges...........................................................................................36
3. FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO................................................38
3.2. Bibliografía.......................................................................................42
3.3. Circuitos neuronales..........................................................................43
3.4. Receptores.........................................................................................46
3.5. Fisiología y química del dolor...........................................................47
3.6. Función motora.................................................................................54
3.7. Síntesis y degradación de acetil colina.............................................55
3.8. Función autónoma.............................................................................56
3.9. Bibliografía.......................................................................................57
4. METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO......................................59
4.1. Metabolismo energético del sistema nervioso..................................59
4.2. Micronutrientes y el sistema nervioso..............................................67
4.3. Zinc...................................................................................................69
4.4. Hierro................................................................................................70
5. LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO..........................................................87
5.1. Introducción......................................................................................87
5.2. Conceptos de anatomía e histología..................................................87
5.3. Producción, circulación y reabsorción..............................................89
5.4. Fisiología...........................................................................................91
5.5. Química.............................................................................................91
5.6. Clínica...............................................................................................99
5.7. Bibliografía.....................................................................................100
6. NEUROTRANSMISORES....................................................................101
6.1. Acetilcolina.....................................................................................102
6.2. Catecolaminas.................................................................................107
6.3. Glutamato........................................................................................117
6.4. Àcido gamma-aminobutírico (GABA)...........................................120
6.5. Bibliografía.....................................................................................122
7. SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO............................123
7.1. Hipotálamo......................................................................................123
7.2. HIPÓFISIS......................................................................................128
7.3. Ejes hipotalamo hipofisarios...........................................................137
7.4. Disruptores endócrinos...................................................................152
7.5. Nuestra experiencia en EED...........................................................154
7.6. Bibliografía.....................................................................................155
8. PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA...................................157
8.1. Sistema psíquico.............................................................................158
8.2. Sistema neurológico........................................................................159
8.3. Sistema endócrino...........................................................................159
8.4. Sistema inmunológico.....................................................................159
8.5. Estrés...............................................................................................163
8.6. Efectos del cortisol a nivel neuronal...............................................166
8.7. Efectos de la hiperactivación del eje CLHHA................................169
8.8. Fenotipos: vulnerable o resiliente...................................................172
8.9. Bibliografía.....................................................................................175
9. CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS..................................176
9.1. Introducción....................................................................................176
9.2. Ritmo circadiano.............................................................................176
9.3. Regulación del ciclo sueño/vigilia..................................................181
9.4. Regulación de la ingesta de alimentos............................................193
9.5. Regulación de la sed.......................................................................200
9.6. Bibliografía.....................................................................................203
10. QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC..205
10.1. Estados de ánimo..........................................................................205
10.2. Trastornos del estado de ánimo.....................................................205
10.3. Trastornos depresivos....................................................................208
10.4. Trastornos maníacos......................................................................211
10.5. Trastornos de ansiedad..................................................................213
10.6. Trastornos neurodegenerativos.....................................................219
10.7. Enfermedad de Parkinson.............................................................219
10.8. Enfermedad de Alzheimer.............................................................223
10.9. Esclerosis múltiple........................................................................229
10.10. Trastornos neuromusculares........................................................230
10.11. Miastenia Gravis.........................................................................231
10.12. Bibliografía.................................................................................232
11. BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA.......................................234
11.1. ¿Qué es la neurofarmacología?.....................................................234
11.2. ¿Qué es un neurofármaco?............................................................234
11.3. Farmacocinética y farmacodinamia: generalidades......................234
11.4. Anestésicos generales....................................................................236
11.5. Analgésicos...................................................................................239
11.6. Morfina..........................................................................................241
11.7. Antiepilépticos...............................................................................244
11.8. Benzodiacepinas............................................................................249
11.9. Antidepresivos...............................................................................257
11.10. Antipsicóticos..............................................................................263
11.11. Bibliografía:................................................................................270
12. FÁRMACOS DE USO COMÚN Y SISTEMA NERVIOSO...............272
12.1. Funciones de los eicosanoides en el sistema nervioso..................274
12.2. Fármacos utilizados en el Sistema Nervioso Autónomo...............275
13. DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO...............................283
13.1. Alcohol..........................................................................................284
13.2. Cocaína..........................................................................................291
13.3. Marihuana (Cannabis Sativa)........................................................293
13.4. Metilendioximetanfetamina..........................................................297
13.5. Síndrome de abstinencia...............................................................301
13.6. Bibliografía...................................................................................302
14. TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS.........................................304
14.1. Tóxicos endógenos........................................................................304
14.2. Tóxicos exógenos..........................................................................317
14.3. Bibliografía...................................................................................322
15. DIAGNÓSTICO POR IMÁGENES DEL SISTEMA NERVIOSO.....324
15.1. Introducción..................................................................................324
15.2. Un poco de historia.......................................................................324
15.3. Métodos más usados en sistema nervioso central.........................325
15.4. Estudios para evaluar el sistema nervioso periférico....................335
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
1.
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
Mateo Vasquez
La anatomía del sistema nervioso es compleja debido a la cantidad de estructuras
que posee y las particulares relaciones de cada una de ellas. Sin embargo, resulta
fundamental una comprensión básica de la división, desarrollo, localización,
configuración y disposición del sistema nervioso central para poder entender su
funcionamiento.
1.1.
División Anatómica.
Anatómicamente dividimos al sistema nervioso en Central y Periférico. El
primero hace referencia a aquella porción del sistema nervioso que está contenida
en la estructura ósea cráneo-vertebral. El segundo se refiere al tejido nervioso que
se encuentra por fuera de dicha estructura, conectando la parte central con la
periferia.
1.2.
División Funcional.
Funcionalmente podemos dividir al sistema nervioso en dos. Una parte se encarga
de percibir y responder a estímulos internos y externos (de los cuales somos
conscientes), es el Sistema Nervioso de la Vida de Relación. Por otra parte, el
Sistema Nervioso Autónomo (SNA), representa la función reguladora esencial del
sistema nervioso, gracias a su profunda integración con todos los demás sistemas
logra mantener la homeostasis del organismo.
1.3.
Desarrollo Embriológico del SN.
El origen del sistema nervioso comienza en la 3º semana de desarrollo
embrionario, momento en el cual se inicia el proceso de gastrulación para formar
el disco germinativo trilaminar (ectodermo, mesodermo y endodermo). Del
Ectodermo deriva una placa tisular alargada llamada Placa Neural, cuyos bordes
crecen rápidamente formando los Pliegues Neurales. Estos posteriormente se
fusionan, constituyendo la estructura más primitiva de tejido nervioso organizado,
el Tubo Neural, que se extiende desde la región craneal a la caudal, Figura 1.1.
1
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
Figura 1.1
Con el correr de los días, la porción cefálica del tubo desarrolla 3 vesículas
encefálicas primarias:
1.
Prosencéfalo: Se divide en:
1.
Telencéfalo: Compuesto por 2 masas laterales denominadas hemisferios
cerebrales primitivos.
2.
Diencéfalo primitivo: Zona media entre ambos hemisferios, origina la
vesícula óptica, el tálamo, hipotálamo e hipófisis.
2.
Mesencéfalo: Origina el 1/3 superior del tronco encefálico, con los
pedúnculos cerebrales.
3.
Rombencéfalo: Se divide en:
1.
Metencéfalo: Origina la protuberancia y el cerebelo.
2.
Mielencéfalo: Origina el bulbo raquídeo.
Cada vesícula a su vez desarrolla cavidades propias que le dan origen al sistema
ventricular.
Figura 1.2
2
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
Simultáneamente en el resto del tubo neural ya cerrado comienza a proliferar una
estirpe celular característica, llamada Células Neuroepiteliales. A partir del
neuroepitelio que ahora recubre todo el tubo neural, derivan los Neuroblastos
(forma primitiva de las neuronas) y los Glioblastos (forma primitiva de las células
gliales). Sus cuerpos se disponen en capas axiales, una sobre otra, formando la
Sustancia Gris del sistema nervioso central. En cambio, sus axones se prolongan
en múltiples direcciones, pero siempre de forma periférica a los cuerpos,
formando (luego de su mielinización) la Sustancia Blanca.
La continua adición de neuroblastos a las capas centrales determina una
configuración medular interna característica, con la sustancia gris en forma de H
con 2 astas anteriores, 2 intermedias y 2 posteriores.
Hacia la 4º semana de desarrollo comienzan a emerger las fibras nerviosas de los
neuroblastos, constituyéndose las raíces ventrales y dorsales de los nervios
raquídeos. Los neuroblastos de la médula espinal se organizan en estructuras
denominadas mielómeros o metámeras medulares, cada uno de ellos se relaciona
con un par de somitas. Un somita es una estructura celular organizada derivada
del mesodermo para axial que migra para dar origen a la mayoría de estructuras
óseas, cartilaginosas (esclerotomas), musculares (miotomas) y dérmicas
(dermatomas) del tronco y extremidades.
Cada par de nervios raquídeos se relaciona íntimamente con cada par de somitas,
sin importar su lugar de migración, inervando entonces todas los tejidos que
deriven de éstos. Surge así entonces el concepto de dermatomas, que son
segmentos de piel específicos inervados por un solo nervio raquídeo que transmite
información desde y hacia un solo segmento medular.
De esta forma, existen 31 segmentos medulares asociados a 1 par de somitas, 8
cervicales, 12 torácicos, 5 lumbares, 5 sacros y 1 coccígeo.
Este proceso ocurre de forma similar en las vesículas encefálicas primitivas, allí
los cuerpos de los Neuroblastos forman núcleos motores, autónomos y sensitivos
específicos que se distribuyen con una configuración interna más compleja que la
medular. A su vez, estos originan fibras que forman pares de nervios homólogos a
los raquídeos denominados nervios craneales. Cada par de nervios craneales se
relaciona íntimamente con los arcos faríngeos, que son estructuras análogas a los
somitas ya que originan el tejido mesenquimático de la cabeza y del cuello.
Al mismo tiempo que se desarrolla el tubo neural, existe un grupo de células
migrantes derivadas de la Cresta Neural. Ésta es una región limítrofe entre el Tubo
Neural y el Ectodermo, las células originadas allí dan lugar a muchos linajes
celulares distintos. Entre ellos se destacan los Neuroblastos (sensitivos y
autónomos), C. de Schawnn, C. de las meninges y Melanocitos. Los Neuroblastos
sensitivos migran hacia lateral y posterior para formar los ganglios nerviosos de la
3
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
raíz dorsal, mientras que los autónomos migran hacia afuera para conformar todas
las estructuras nerviosas autónomas periféricas del organismo.
1.4.
Anatomía funcional del SNC
El sistema nervioso central está comprendido dentro de la estructura ósea
cráneovertebral, sus estructuras principales son la médula espinal, el tronco
encefálico y el encéfalo. Todas ellas están constituidas por tejido nervioso
dividido en sustancia gris (cuerpos neuronales) y sustancia blanca (axones
mielinizados) en asociación con tejido conjuntivo especializado representado en
gran parte por las Meninges. Éstas recubren el SNC mediante 3 capas que de
superficial a profundo son la duramadre, la aracnoides y la piamadre.
1.4.1 Duramadre
La duramadre está constituida por tejido fibroso rico en Colágeno tipo I, es la más
resistente. Es oportuno recordar que existen diferentes tipos de colágeno según las
cadenas que lo constituyen. A continuación haremos una breve descripción de esta
proteína y sus variantes.
El colágeno es una molécula fibrilar formada por tres hélices. Las cadenas o
hélices de colágeno se clasifican en seres humanos según su estructura en cadenas
alfa1, alfa2, alfa3, alfa4, alfa5 y alfa6. A su vez cada uno de ellos se puede
clasificar en subtipos I, II, III, etc. En base a sus cadenas y tipos las moléculas
llevan diferentes nombres. Por ejemplo, el colágeno tipo I está formado por dos
cadenas alfa1 subtipo I y una cadena alfa2 de tipo I. La cadena alfa1 subtipo I se
puede indicar como COL1A1 o α1(I). La cadena alfa2 tipo I se representa
COL1A2 o α2(I). Podemos representar entonces al colágeno tipo I como
(COL1A1)2 COL1A2. El colágeno de tipo I es el más abundante en todos los
tejidos conectivos del organismo.
La tabla siguiente muestra en la primer fila los tipos de hélice alfa y en la primer
columna el tipo de cada hélice. Con una x se marca para cada hélice alfa el
subtipo que ha sido caracterizado. Así, podemos ver que para la cadena alfa1 hay
28 subtipos conocidos. Todas las cadenas se originan a partir de precursores de
aproximadamente 1500 aminoácidos, dependiendo de tipo y subtipo,
eliminándose el péptido señal y tripéptidos, quedando las hélices en 1000-1400
aminoácidos. Las cadenas en general se representan como COL1A1 para hacer
referencia por ejemplo a la cadena alfa1, subtipo I, COL2A1 para la cadena alfa1
subtipo II.
Dado que el colágeno de tipo I es muy abundante en hueso y cartílago, en general
los síntomas derivados de problemas genéticos en algunas de las cadenas del
colágeno tipo I: COL1A1 y COL2A1 están más relacionados a problemas de
osificación y estructura ósea u otras estructuras del organismo.
4
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
alfa1
alfa2
alfa3
alfa4
alfa5
alfa6
I
x
x
II
x
III
x
IV
x
x
x
x
x
x
V
x
x
x
VI
x
x
x
x
x
VII
x
VIII
x
x
IX
x
x
X
x
XI
x
XII
x
XIII
x
XIV
x
XV
x
XVI
x
XVII
x
XVIII
x
XIX
x
XX
x
XXI
x
XXII
x
XXIII
x
XIV
x
XXV
x
XXVI
x
XXVII
x
XXVIII
x
x
x
1.4.2 Aracnoides
La aracnoides tiene 2 capas, una externa que se adosa a la superficie interna de la
duramadre y otra interna que se adosa a la superficie externa de la piamadre. Entre
5
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
ambas capas existe un espacio llamado espacio subaracnoideo por donde circula
líquido cefalorraquídeo.
1.4.3 Piamadre
Es la más delgada, está directamente adosada al tejido nervioso y aporta sostén
para su vascularización.
1.4.4 Médula Espinal
Es la porción del SNC contenida en el conducto vertebral, tiene forma de un tubo
cilíndrico con 2 ensanchamientos, uno cervical y otro lumbar, relacionados con la
salida de las raíces nerviosas destinadas a miembros superiores e inferiores
respectivamente. Se extiende desde C1 hasta L2, mide 42-45cm de largo por 1cm
de ancho, en su extremo superior se continúa con el bulbo raquídeo mientras que
en su extremo inferior origina un conjunto de raíces nerviosas conocidas como
Cola de Caballo. Externamente está cubierta por las meninges, el espacio epidural
y el conducto vertebral, internamente presenta una cavidad ductal llamada
Conducto del Epéndimo, Figura 1.3.
Figura 1.3. Configuración interna de la médula espinal
La configuración de la médula espinal se divide en externa e interna. La
configuración interna se forma a partir de columnas de sustancia gris, divididas en
astas:
• Anterior: Motoneuronas.
• Intermedia o lateral: Neuronas autónomas.
• Posterior: Neuronas sensitivas.
6
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
En cada asta existen agrupaciones particulares de cuerpos neuronales, que forman
núcleos avocados a una función sensitiva, autónoma o motora específica.
La configuración externa está compuesta por sustancia blanca, presenta 2 Surcos
Medios (uno anterior y otro posterior) que la dividen en 2 mitades, una izquierda
y otra derecha. A su vez, cada mitad tiene 4 raíces nerviosas, 2 anteriores
(motoras) y 2 posteriores (sensitivas).
La sustancia blanca está formada por los axones de los cuerpos neuronales
ubicados en:
• Encéfalo y tronco encefálico: Forman haces descendentes, asociados a
funciones motoras y autónomas.
• Astas anterior y lateral de la médula espinal: Forman haces eferentes, que
originan la raíz motora anterior de los nervios raquídeos.
• Asta posterior de la médula espinal: Forman haces ascendentes, asociados
a funciones sensitivas y autónomas.
• Ganglio dorsal: Forman haces aferentes, que originan la raíz posterior de
los nervios raquídeos.
• Los haces en su conjunto forman cordones o columnas, una anterior, una
lateral y otra posterior.
De esta manera, la médula espinal funciona como un complejo nexo de
comunicación entre las estructuras más elevadas del SNC y la periferia,
destacándose:
• Función motora: Las motoneuronas reciben la orden motora desde
estructuras superiores ubicadas en el encéfalo, para luego ejecutar la
acción a través de su axón eferente. Muchos axones eferentes constituyen
entonces la raíz anterior de un nervio raquídeo.
• Función autónoma: Las neuronas autónomas también reciben órdenes
desde centros superiores y ejecutan la acción a través de su axón periférico
que se adosa a la raíz nerviosa anterior de un nervio raquídeo.
• Función sensitiva: Las neuronas sensitivas reciben la información de las
distintas modalidades sensoriales a partir de axones que constituyen la raíz
posterior de un nervio raquídeo, ya que emergen de los ganglios dorsales.
Los cuerpos neuronales sensitivos tienen axones aferentes que sirven para
transmitir la información hacia centros superiores del SNC.
1.5.
Tronco encefálico.
El tronco encefálico esta formado de inferior a superior por el bulbo raquídeo, la
protuberancia anular y los pedúnculos cerebrales, en su extremo inferior se
continúa con la médula espinal mientras que a través de su extremo superior se
conecta con el diencéfalo y los hemisferios cerebrales. Internamente presenta el
7
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
Acueducto de Silvio, por su cara posterior se observa la cavidad del 4º ventrículo
en íntima relación con el cerebelo. Su marco óseo está formado por C1, el agujero
magno y el piso medio de la base del cráneo, Figura 1.4.
El bulbo raquídeo está ubicado en la parte media de la base del cráneo, limitado
por dos planos: uno inferior, que corresponde a la decusación de las pirámides y
uno superior, el surco bulboprotuberancial que lo conecta con la protuberancia.
Está dividido externamente por los mismos surcos medulares, que delimitan los
núcleos olivares. Hacia atrás contribuye a formar el piso de la cavidad del 4º
ventrículo y presenta los núcleos de Goll y de Burdach.
La protuberancia anular comienza a partir del surco bulboprotuberancial y termina
con el inicio de los pedúnculos cerebrales a partir del límite protuberancial
superior. Tiene un surco medio formado por la marca de la Arteria Basilar,
llamado canal basilar que la divide en 2 rodetes piramidales. Por su cara posterior
contribuye a formar la parte superior de la cavidad del 4º ventrículo.
Figura 1.4
Los pedúnculos cerebrales son 2 cordones (izquierdo y derecho) de sustancia
blanca, conectan a las porciones inferiores del tronco encefálico y la médula
espinal con los hemisferios cerebrales. Posteriormente se presentan los tubérculos
cuadrigéminos (también llamados colículos) en número de 4 (2 superiores y 2
inferiores).
8
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
La configuración interna del tronco encefálico se representa de la misma manera
que la médula espinal. Existen aglomeraciones de sustancia gris dispuestas en
columnas formadas por cuerpos neuronales, destacándose:
• Todos los núcleos desde el 3º al 12º par craneal: Cada nervio craneal se
origina de un núcleo motor, sensitivo o autónomo, incluso muchas veces a
partir de su combinación.
• Núcleos motores: Pontinos y paraolivares.
• Núcleos sensitivos: Olivares, de Goll y de Burdach.
• Núcleos de asociación: Tubérculos cuadrigéminos y formación reticular.
La configuración externa del tronco encefálico se forma a partir de fibras
mielinizadas que constituyen la sustancia blanca, destacándose varias vías
compuestas por distintos haces nerviosos.
VÍA
Vía
principal.
Vía
accesoria.
motriz
motriz
Vía sensitiva.
Vías de asociación.
Vías cerebelosas.
HACES
Corticonucleares y
corticoespinales.
Rubroespinales, tectoespinales,
pontorretículoespinales,
vestíbuloespinales y
olivoespinales.
Cintas de Reil media y lateral.
Cintilla longitudinal y haces de la
formación reticular.
Haces espinocerebelosos.
FUNCIÓN ASOCIADA.
Control motor voluntario.
Control motor voluntario e
involuntario, postura, equilibrio,
reflejos oculares, vestibulares y
auditivos.
Sensibilidad consciente e
inconsciente.
Integración sensitivo-motora.
Control motor involuntario y
perfeccionamiento del control
motor voluntario. Postura y
equilibrio.
1.5.1 Diencéfalo.
Es la porción del SNC situada por encima del tronco encefálico y entre ambos
hemisferios cerebrales, está formado por el tálamo óptico, el hipotálamo,
metatálamo, epitálamo y subtálamo. Aquí la sustancia blanca se dispone entre la
sustancia gris, delimitando las estructuras entre sí y subdividiéndolas en
asociaciones nucleares más pequeñas. Además, contiene una de las cavidades del
sistema ventricular, el 3º ventrículo.
ESTRUCTURA.
Tálamo óptico.
Epitálamo.
Metatálamo.
CONTENIDO.
Cúmulos sustancia gris y
comisuras
de
sustancia
blanca.
Aglomeraciones de sustancia
gris y Epífisis.
Cuerpo geniculado externo.
9
FUNCIÓN ASOCIADA.
Estación de relevo* para todas las
modalidades
sensoriales
conscientes,
excepto el olfato.
Ritmo circadiano y emociones, centro de
integración límbico.
Estación de relevo para la vía visual.
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
Hipotálamo.
Subtálamo.
Cuerpo geniculado interno.
Estación de relevo para la vía auditiva.
Núcleos de sustancia gris,
anteriores,
medios
y
posteriores.
Aglomeraciones de sustancia
gris delimitados por haces de
sustancia blanca.
Es el principal centro regulador autónomo
del sistema nervioso central.
Regulación y perfeccionamiento del control
motor voluntario, control otor involuntario
* El término estación de relevo, hace referencia a la existencia de sinapsis en un
determinado punto de una vía de conducción nerviosa.
1.6.
Cerebelo.
Es la porción más posterior e inferior del encéfalo, ocupa la fosa cerebelosa del
hueso occipital y se relaciones por arriba con la tienda del cerebelo, por delante
con el tronco encefálico y hacia abajo con la Cisterna Magna del sistema
ventricular.
Su cara superior está formada por una estructura central alargada en sentido
anteroposterior, denominada Vermis, que tiene a sus lados los 2 hemisferios
cerebelosos. En su cara inferior presenta una escotadura que aloja a la Vermis
inferior, el Flóculo y el Nódulo. Contribuye a formar el techo del 4º ventrículo por
su cara anterior. Por último, en su cara anterior presenta 3 cordones de sustancia
blanca llamados Pedúnculos Cerebelosos (superior, medio e inferior).
Está formado por una corteza cerebelosa de sustancia gris plegada en múltiples
láminas, por debajo existe una gran masa de sustancia blanca que tiene en su
interior núcleos neuronales. Estos se denominan Fastigio, Interpósito y Dentado.
Funcionalmente el cerebelo se divide en 3 regiones:
REGIÓN.
Espinocerebelo.
Vestíbulocerebelo.
Cerebrocerebelo.
1.7.
ANATOMÍA.
Vermis y región
adyacente.
Fastigio.
Flóculo y Nódulo.
Interpósito.
Hemisferios
cerebelosos.
Dentado.
INTERACCIÓN.
Haces
motores
medulares.
Núcleos
vestibulares
y
olivares.
Corteza cerebral.
FUNCIÓN.
Control de la postura y
movimiento de grandes grupos
musculares.
Equilibrio y propiocepción.
Memoria motora, corrección y
habilidad.
Cerebro
Es la porción más elevada del SNC, constituido por los hemisferios cerebrales
izquierdo y derecho, que son 2 masas ovoideas de tejido nervioso separadas
adelante y atrás por la hendidura cerebral. Está contenido en la cavidad craneana y
se adapta a su forma, se relaciona hacia anterior, superior y posterior con la
10
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
bóveda craneal y hacia inferior con la base del cráneo. Básicamente está formado
por una corteza periférica compuesta por varias capas de cuerpos neuronales, una
gran masa de sustancia blanca central y una serie de núcleos de sustancia gris. En
su interior presenta 2 cavidades del sistema ventricular, los ventrículos laterales.
La configuración externa del cerebro está representada por 3 caras, medial, lateral
e inferior, todas con una superficie irregular debido al masivo plegamiento de la
corteza que origina surcos y cisuras. A las secciones del cerebro delimitadas por 2
o más cisuras se las denomina circunvoluciones cerebrales. Cada hemisferio tiene
2 grandes surcos que delimitan los lóbulos cerebrales, estos son:
1.
Surco central o de Rolando: Es un surco profundo que se origina en el
borde superior del hemisferio, un poco por detrás de la línea media (visto de
perfil), con dirección hacia abajo y adelante termina antes del final del surco
lateral.
2.
Surco lateral o de Silvio: Se origina en la cara inferior del hemisferio, es
muy profundo y tiene una dirección hacia arriba y atrás. Termina por detrás del
surco central.
Quedan delimitados entonces 5 lóbulos cerebrales:
1.Frontal: Ocupa todo el polo anterior del hemisferio cerebral, su límite posterior
es el surco central y el inferolateral es el surco lateral.
2.Parietal: Por detrás del precedente, ocupa la zona media del cerebro, sus límites
son hacia adelante el surco central y hacia abajo el surco lateral. Por su cara lateral
no tiene un límite posterior preciso, pero por su cara medial existe una cisura
denominada parieto-occipital que sí lo limita posteriormente.
3.Occipital: Ocupa el polo posterior, delimitado anteriormente sólo por su cara
medial gracias a la cisura parieto-occipital.
4.Temporal: Ocupa la cara inferolateral del cerebro, delimitado de todos los demás
lóbulos por el surco lateral.
5.Insular o de la ínsula: Ubicado en lo más profundo del hemisferio cerebral,
próximo al final del surco lateral, se encuentra entre la porción más medial e
inferior del lóbulo parietal y la parte más medial y superior del lóbulo temporal.
Cada lóbulo presenta cisuras particulares que lo delimitan en circunvoluciones
específicas, cada circunvolución se asocia a 1 o más funciones del cerebro.
11
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
Figura 1.5. Circonvoluciones cerebrales
1.7.1 Lóbulo Frontal
Funcionalmente puede dividirse en 2 partes, una motora y otra cognitivaemocional.
La función motora consiste en regular todos los aspectos del movimiento, desde la
fuerza hasta maniobras específicas para lograr una actividad u objetivo
determinado. Estas funciones son propias de la corteza motora y pre motora,
ubicadas en la porción superior del lóbulo, por delante del surco central y
divididas por la cisura precentral.
Las funciones cognitivas y emocionales se desarrollan en la superficie lateral del
lóbulo, dividida en 3 circunvoluciones frontales (superior, media e inferior) a
partir de 2 cisuras horizontales paralelas al borde superior de la hendidura
cerebral. Aquí se encuentra la corteza asociativa prefrontal, encargada del
pensamiento ejecutivo y centro donde se origina la regulación del pensamiento y
la conducta. Además, se encuentra una de las principales áreas encargadas de la
compresión del lenguaje, el área de Broca.
12
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
1.7.2 Lóbulo parietal.
En su cara externa presenta un surco vertical paralelo al surco central, entre los
cuales queda delimitada la circunvolución poscentral. El resto del lóbulo parietal
queda dividido en 2 circunvoluciones, una superior y otra inferior debido a un
surco intraparietal.
Su porción anterior poscentral contiene a la corteza sensitiva 1º, que se encarga de
hacer conscientes todas las modalidades sensoriales a excepción del gusto, el
olfato y la vista. Posteriormente y hacia medial se presenta la corteza sensitiva 2º,
encargada de asociar diversos estímulos sensoriales.
El resto del lóbulo parietal se divide en superior e inferior, la 1º porción resulta
esencial para una completa percepción de nuestro cuerpo y la correcta interacción
con el entorno. La porción inferior es un importante centro de integración de la
información sensorial, que permite comprender situaciones complejas del entorno.
1.7.3 Lóbulo occipital.
Es el único lóbulo con una función casi exclusiva, la visión. Presenta 2 surcos
importantes por su cara medial, uno vertical y anterior que es el parieto-occipital y
otro horizontal llamado surco o cisura calcarina. Ésta última se proyecta desde el
borde posterior hacia adelante para alcanzar al parieto-occipital, formando una
especie de T acostada. Queda delimitada una porción del lóbulo denominada cuña
y por debajo de ella se delimita la circunvolución lingual.
El área visual 1º se presenta en la periferia de la cisura calcarina, más
precisamente en el lado medial del lóbulo occipital. El resto del lóbulo se encarga
de procesar la visión para permitir la percepción, comprensión y asociación de
colores, formas, rostros, etc.
1.7.4 Lóbulo temporal.
Su cara lateral está dividida en 3 circunvoluciones temporales (superior, media e
inferior) gracias a 2 cisuras horizontales paralelas al surco lateral. En su cara
medial presenta una cisura témporo-occipital y otra cisura del hipocampo, que
delimitan la circunvolución témporo-occipital.
El lóbulo temporal se encarga de funciones sensitivas como la audición, así como
también de la comprensión, asociación y ejecución del lenguaje durante una
conversación gracias a sus circunvoluciones superior y media. La circunvolución
inferior se encarga de la percepción visual de la forma y el color. Por último, la
porción más anterior del lóbulo, llamada polo temporal, resulta un centro de
integración entre percepción y pensamiento que origina los sentimientos.
1.7.5 Lóbulo de la ínsula.
Es el más profundo de los lóbulos, íntimamente asociado al hipocampo y al
sistema límbico. Resulta un centro de asociación e integración no sólo sensorial
13
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
sino también cognitiva, a partir del cual surgen emociones, deseos y conductas en
base a la memoria de experiencias subjetivas previas.
LÓBULO
Frontal
Parietal
Occipital
Temporal
Ínsula
CIRCUNVOLUCIONES
Superior, media e inferior
ÁREAS
Motora 1º y
suplementaria.
Asociativa
prefrontal
Poscentral.
Sensitiva 1º y
Superior e inferior
2º
Asociativa
parietal
Cuña.
Visual 1º y 2º.
Lingual.
Parahipocamp
Témporo-occipital
al
Superior, media e inferior. Auditiva
Témporo-occipital
Parahipocamp
al
Entorrinal.
Insular
Límbica.
Hipocampo.
14
FUNCIÓN
Motricidad.
Integración sensitivo-motora.
Cognición y conducta.
Sensibilidad.
Integración e interpretación sensitiva.
Autopercepción.
Visión.
Interpretación y asociación de patrones
visuales.
Funciones visuales complejas.
Audición, lenguaje y su interpretación.
Sentimientos.
Cognición y conducta.
Integración sensorial, motora y cognitiva.
Interpretación de experiencias previas,
memoria y conducta.
Sentimientos.
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
La sustancia blanca del cerebro está formada por fibras que conectan los
hemisferios entre sí y con todo el resto del sistema nervioso central, se distinguen
vías nerviosas de varios tipos:
Proyección: Son aquellas que emergen desde o llegan a la corteza, forman
2 importantes estructuras, la corona radiada y la cápsula interna.
Asociación: Son haces nerviosos finos que conectan puntos específicos de
ambos hemisferios cerebrales, se dividen en anteriores, medios y posteriores.
Comisurales: Son grandes estructuras nerviosas que unen múltiples
porciones de los hemisferios cerebrales, se destaca el cuerpo calloso, la comisura
blanca (anterior y posterior) y el trígono cerebral.
Los ganglios basales son aglomeraciones de cuerpos neuronales distribuidos en el
interior de la sustancia blanca cerebral. Sus eferencias terminan en el lóbulo
frontal, que es su principal punto de comunicación. Son:
1.
Cuerpo estriado: Es una gran masa de sustancia gris que se segmenta
debido a las fibras mielinizadas de la cápsula interna. Queda entonces conformado
por los núcleos Caudado, Putamen y Accumbens.
2.
Núcleo subtalámico: Tiene forma de lente biconvexa, está íntimamente
conectado con el globus pálido.
3.
Globus pálido: Tiene una porción ventral y otra dorsal, ésta última se
divide en medial y lateral.
4.
Sustancia negra: Se divide en una parte compacta y otra reticulada, la 1º se
divide a su vez en ventral y dorsal.
La enorme mayoría de eferencias de los ganglios basales tienen su estación de
relevo en núcleos ventrales y dorsales del tálamo, antes de llegar a otras áreas del
SNC. Sus circuitos más destacados son esqueletomotor, oculomotor, asociativo y
límbico.
Se deduce entonces que los ganglios basales participan en el control motor de la
mayoría de los músculos incluyendo los oculares, además de tener un rol
importante en la cognición, recompensa y emociones.
1.8.
Sistema límbico.
Es quizás el conjunto de estructuras nerviosas integradas más complejo del SNC.
Se ubica en la porción más medial e inferior de los hemisferios cerebrales y en el
diencéfalo. Tiene forma de C y sus principales estructuras son:
1.
Cuerpo Amigdalino: Ocupa parte de la porción más profunda del lóbulo
temporal.
2.
Corteza de asociación límbica: Se localiza en la superficie medial de los
lóbulos frontal, parietal y temporal.
3.
Formación hipocampal: Tiene forma de C y rodea a la precedente, 1º por
abajo, luego por atrás y por última desde arriba.
15
FUNDAMENTOS DE NEUROANATOMIA
El sistema límbico sirve de soporte anatomo-funcional para el aparato psíquico, la
consciencia, la memoria y el estado de ánimo. También provee señales
reguladoras para la gran mayoría de actividades conscientes e inconscientes del
SNC, participando del control neuroendocrino, autónomo y somático.
16
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
2.
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
Linda Weng
El tejido nervioso está formado por las neuronas y las células de sostén.
2.1.
Neuronas
La neurona es la unidad estructural y funcional del tejido nervioso y está
constituida por un cuerpo o soma de la célula nerviosa con todas sus
prolongaciones. Las neuronas pueden ser sensitivas, motoras e interneuronas. Su
cuerpo celular o soma está compuesto por un núcleo oval o redondo ubicado en el
centro y está rodeado por una cantidad variable de citoplasma llamado pericarion.
Según la cantidad de prolongaciones citoplasmáticas puede ser clasificada en
multipolar, bipolar, pseudounipolar y unipolar, Figura 2.1. A continuación se hace
una descripción de cada tipo.
•
Las neuronas multipolares tienen un axón y dos o más dendritas. Están
representadas en su mayoría por las neuronas motoras y las interneuronas.
•
Las bipolares poseen un axón y una dendrita. Se asocian a los receptores
de los sentidos (gusto, olfato, audición, visión y equilibrio).
•
Las seudounipolares tienen un axón que se divide en dos largas
prolongaciones y se encuentran en las neuronas sensitivas cerca del SNC.
•
Las unipolares tienen una sola prolongación y son típicas de los ganglios
de los invertebrados.
Figura 2.1
En el pericarion se hallan orgánulos que cumplen distintas funciones, Figura 2.2.
A continuación se hace una descripción de estas estructuras:
los corpúsculos de Nissl que son cúmulos de retículo endoplasmático rugoso
(RER).
17
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
el retículo endoplasmático liso que puede almacenar iones de calcio.
las neurofibrillas, microtúbulos y filamentos de actina que contribuyen a la
morfología de la neurona.
el aparato de Golgi, mitocondrias, centrosoma e inclusiones (gotas de lípido,
glucógeno, lipofucsina, gránulos de melanina y de hierro) que contribuyen a la
homeostasis de la célula.
Figura 2.2
Las dendritas son prolongaciones que reciben estímulos de otras neuronas o del
medio externo. Una vez recibida la información, se la transmite al soma neuronal.
No están mielinizadas y generalmente se sitúan cerca del soma.
Los axones son prolongaciones que transmiten estímulos a otras neuronas o a
células efectoras. Cada neurona tiene un único axón. Si provienen de los núcleos
motores del SNC (neuronas de Golgi tipo I) pueden extenderse más de un metro;
en cambio, si provienen de interneuronas del SNC (neuronas Golgi tipo II) poseen
un axón muy corto. El axón se origina en el cono axónico y luego se mieliniza. A
la porción ubicada entre el cono axónico y el inicio de la vaina de mielina, se la
denomina segmento inicial y es el sitio de origen del potencial de acción.
18
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
2.2.
Células de sostén
Las células de sostén, según donde se localicen, se llaman neuroglia central o
periférica.
2.2.1 Neuroglia Central
La neuroglia central comprende 4 tipos celulares: astrocitos, oligodendrocitos,
microgliocitos y ependimocitos.
Astrocitos
Los astrocitos son células con forma de estrella que proveen sostén físico y
metabólico para las neuronas del SNC. Su núcleo es más claro que otras
neuroglias y en su citoplasma se hallan filamentos de tipo intermedio compuesto
por proteína ácida fibrilar glial (GFAP). La GFAP es una proteína marcadora
específica que distingue durante el desarrollo a los astrocitos de otras células
gliales. Es una proteína de 432 aminoácidos y ubicación citoplasmática, con
muchos aminoácidos modificados en su proceso postraduccional. Ciertas
variantes del gen de esta proteína produce la enfermedad de Alexander
caracterizada por trastornos psicomotores y defectos en la mielinización. Su
expresión es casi exclusiva del sistema nervioso, habiéndose detectado también en
testículo. La proteína GFAP forma parte de los conocidos filamentos intermedios,
juntos con otras proteínas. Los filamentos intermedios conocidos así por su
diámetro intermedio (de 10 nm) se distinguen de otros filamentos y estructuras
fibrilares más relacionadas al movimiento como son los filamentos de actina (7
nm) y tubulina (25 nm). Contrariamente, los filamentos intermedios están más
relacionados al sostén. Otros filamentos intermedios están formados por otras
proteínas y se clasifican en clases, como se ve a continuación
Tipo I y II compuestos por keratina y abundan en células epiteliales.
Tipo III: compuestos por vimentina en músculo liso y fibroblastos, desmina: en
músculo, GFAP en astrocitos.
Tipo IV: neurofilamentos que se hallan en neuronas maduras y se caracterizan por
un alto grado de fosforilación en los aminoácidos serina. Se clasifican según su
cantidad de aminoácidos como neurofilamentos livianos (NFL, aproximadamente
600 aminoácidos), neurofilamentos medianos o medios (NEFM, 900
aminoácidos) y neurofilamentos pesados (NEFH, 1600 aminoácidos). Son parte
importante de los axones, dando resistencia a estas estructuras, manteniendo su
calibre. Un tipo especial de estos filamentos son los filamentos intermedios de
alfa-internexina y nestina que se hallan en etapas del desarrollo de neuronas antes
de la aparición de NF. La acumulación anormal de NEFH parece ser la causa de la
esclerosis lateral amiotrófica o enfermedad de Lou Gehrig, caracterizada por mal
funcionamiento y pérdida de motoneuronas, con la consiguiente atrofia muscular.
19
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
Otra patología caracterizada por desmielinización es la enfermedad de CharcotMarie-Tooth, por deficiencia de los NEFL.
Tipo V: constituyen parte de la envoltura nuclear. Todos los filamentos
intermedios tienen una zona central de alfa-hélice con extremos amino y carboxilo
terminal superenrollado, forman dímeros y luego tetrámeros, asociándose para
formar estructuras acordonadas.
Los astrocitos también contiene gránulos de glucógeno. Este polisacárido se
sintetiza a partir de UDP glucosa por adición de glucosa sobre una molécula de
glucógeno preformado. En la reacción, participa la enzima glucógeno sintetasa. La
glucógeno sintetasa tipo I o muscular (GYS1) es la que se halla presente en
cerebro, no expresándose la glucógeno sintetasa 2 o hepática (GYS2). La síntesis
de glucógeno comienza por la proteína glicogenina 1 (GYG1) que tiene actividad
catalítica para autoglucosilarse utilizando UDP glucosa. Con el agregado de los
primeros monosacáridos a residuos de tirosina, luego la GYS1 continua el
agregado de moléculas de glucosa para dar crecimiento a la moléculas de
glucógeno.
Las prolongaciones de los astrocitos forman pies perivasculares o perineurales.
Hay 2 tipos de astrocitos:
• Astrocitos protoplasmáticos: poseen numerosas prolongaciones y se encuentran
principalmente en la sustancia gris.
• Astrocitos fibrosos: tienen menos prolongaciones, son más rectas y
filamentosas, prevalecen en la sustancia blanca.
Además del mantenimiento de las uniones estrechas (zónulas occludens) de los
capilares que forman la barrera hematoencefálica, los astrocitos se encargan de la
movilización de metabolitos y desechos de las neuronas. A su vez, ocupan las
regiones desnudas de los axones mielínicos. Confinan neurotransmisores en la
hendidura sináptica y eliminan su exceso mediante pinocitosis. También regulan
las concentraciones de K+ en el compartimento extracelular del SNC para
preservar el medio y modular las actividades neuronales.
Oligodendrocitos
Los oligodendrocitos poseen menos prolongaciones y se encargan de la síntesis y
mantenimiento de la vaina de mielina en el SNC. Existen oligodendrocitos
satélites que se localizan en las vecindades del soma neuronal y oligodendrocitos
interfasciculares que forman hileras entre los axones. Sus prolongaciones se
enroscan alrededor de un segmento de un axón y forman un segmento internodal
de mielina. Los oligodendrocitos del SNC expresan proteínas diferentes de las
expresadas por las células de Schwann del SNP. Los del SNC tienen proteínas
como proteína proteolipídica (PLP), proteína básica oligodendrocítica asociada a
mielina (MOBP) y Opalin ; mientras que los del SNP tienen P0 y PMP-22. Estas
20
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
diferencias probablemente determinan la aparición de enfermedades
desmielinizantes autoinmunitarias del SNC ya que en enfermedades como la
esclerosis múltiple, se ha demostrado que la PLP y la MOG son muy antigénicas y
por lo tanto son el blanco de la actividad de los linfocitos.
Haremos una descripción de las proteínas mencionadas.
Proteína proteolipídica de mielina o lipofilin (PLP). Es la principal proteína de la
mielina en SNC y participa en la estabilización de la estructura multilaminar. Se
expresa casi exclusivamente en el sistema nervioso central. Como se puede
observar en la Figura 2.3, las 10 principales regiones en las que se expresa se
hallan en el SNC.
Figura 2.3
Es una proteína de multipasos a través de la membrana expresándose en
oligodendrocitos, Figura 2.4. La deficiencia del gen genera una enfermedad
recesiva ligada al cromosoma X, conocida como leucodistrofia mielinizante 1, con
un claro cuadro de disfunción neurológica por la formación deficiente de mielina.
Otra enfermedad con algunas diferencias pero un cuadro neurológico es la
paraplejia espástica 2 ligada al cromosoma X, en la que se presentan otras
diferencias en el gen que origina la proteína. Entre sus características químicas
resalta el agregado de ácido palmítico unido por enlaces tioéster a residuos de
cisteína, no siendo esta una modificación postraduccional común en otras
proteínas del ser humano.
21
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
Figura 2.4. En amarillos se resalta la ubicación de la proteína en cuestión.
La proteína básica oligodendrocítica asociada a mielina (MOBP) es también una
proteína del SNC . Es una proteína intracelular de ubicación perinuclear
involucrada en la estabilización de la estructura multilaminar de la mielina. Se
expresa en humanos exclusivamente en el SNC.
Opalin es otra proteína clave de expresión en SNC que participa en la activación
de genes necesarios para la mielinización. Se expresa durante el desarrollo y
diferenciación de oligodendrocitos. Es una proteína de un solo paso
transmembrana La Figura 2.5 muestra la abundancia de esta proteína y de su
RNAm en diferentes sitios del SNC.
Figura 2.5
22
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
Periaxin. Proteína esencial para mantener la estructura de la vaina de mielina en
células de Schwann. Es a su vez una proteína clave para la remielinización luego
de un daño a nervios y en elongación de las vainas, produciendo así separación de
los nodos de Ranvier y una mayor velocidad de conducción. La deficiencia a nivel
de su gen produce el síndrome de
Dejerine-Sottas, una enfermedad
desmielinizante.
Microgliocitos
Los microgliocitos son células fagocíticas que se distribuyen por todo el sistema
nervioso central, especialmente, en la sustancia gris. Durante la evolución
embrionaria, los monocitos fetales se diferencian en microgliocitos residentes que,
en caso de daño, pueden transformarse en microgliocitos reactivos, con
fagocitosis activa, que actúan como células presentadoras de antígeno
profesionales.
Células ependimarias
Las células ependimarias forman un epitelio simple cúbico que cubre la superficie
interna de los ventrículos cerebrales y el conducto de la médula espinal. La
superficie ventricular de las células del epéndimo está recubierta por cilios y sus
membranas laterales están unidas por nexos y desmosomas. Vale destacar que,
como excepción, el revestimiento ependimario del plexo coroideo no posee esa
unión oclusiva del espacio intercelular. El espacio intercelular del tejido nervioso
se comunica libremente con el líquido cefalorraquídeo ventricular por la ausencia
de membrana basal.
2.2.2 Neuroglia periférica
La neuroglia periférica está constituida por las células de Schwann, las células
satélite y otros como la neuroglia terminal asociada con la unión neuromuscular,
la neuroglia entérica asociada a la pared del tubo digestivo y las células de Müller
de la retina.
En el SNC, la mielinización está dada por los oligodendrocitos pero en el SNP, las
células de Schwann rodean a las fibras nerviosas tanto mielínicas como
amielínicas. Producen una cubierta con lípidos abundantes llamada vaina de
mielina que sirve para la conducción rápida de los potenciales de acción. Las
fibras amielínicas también están envueltas y protegidas por el citoplasma de la
célula de Schwann con la única diferencia de que solamente poseen una vaina.
Además, sirven para eliminar detritos y guiar la reproliferación de los axones
periféricos. Una célula de Schwann puede rodear a varios axones y, al plegarse
sobre el axón, forma mesaxón. La vaina de mielina se forma a partir de capas
23
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
compactas de mesaxón enrolladas concéntricamente alrededor de un axón. Así se
termina formando un mesaxón interno y uno externo. Luego, ocurre la
compactación de la vaina que coincide con la expresión de proteína 0 (P0),
proteína mielínica periférica de 22 kDa (PMP-22) y la proteína básica de mielina
(MBP).
El nódulo de Ranvier es la región comprendida entre dos células de Schwann
contiguas. Por este motivo, los segmentos envainados se llaman segmentos
internodales.
Las células satélite son células cúbicas que rodean a los somas neuronales en los
ganglios. En los ganglios paravertebrales y periféricos, las prolongaciones se
introducen entre las células satélites para hacer sinapsis. Establecen un
aislamiento eléctrico y sirven para intercambio metabólico.
Para comprender la estructura de la mielina recordemos que las membranas
biológicas son bicapas lipídicas constituidas por lípidos y proteínas que pueden
estar sobre la cara externa, la interna o bien atravesando la membrana. Una
representación esquemática se muestra en la Figura 2.6. La mayoría de los lípidos
tienen un extremo hidrofílico y dos colas hidrofóbicas. En la Figura 2.6, se
representa por un círculo rojo la zona hidrofílica y por dos línea negras, a las
cadenas hidrofóbicas. De manera simplificada se representa en el mismo dibujo
con una sola cola hidrofóbica, pero debe recordarse que siempre tienen dos colas
hidrofóbicas.
Figura 2.6. Estructura esquemática de la membrana celular. P representa proteínas
con diferentes ubicaciones.
24
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
La mielina es una membrana multilaminar formada por 40 o más capas de bicapas
lipídicas, en forma espiralada alrededor de una axón, constituyendo una vaina. En
el sistema nervioso central la mielina es formada por oligodendrocitos y en
sistema nervioso periférico por las células de Schwann. Cada célula de Schwann
forma un segmento en el axón de una neurona, mientras que el oligodendrocito lo
hace para varias neuronas. La mielinización comienza en el nacimiento y avanza
más rápido en el SNP que en el SNC.
2.3.
Mielinización
En la Figura 2.7 se muestra esquemáticamente el proceso de formación de una
vaina de mielina. En la Figura A, se muestra una célula con su citoplasma y
núcleo (N) magnificando la bicapa lipídica de la membrana plasmática. En la
Figura B se muestra una simplificación mostrando a la membrana como una
bicapa roja con interior negro. En la Figura C se plantea un achatamiento de la
célula dejando el núcleo en una pequeña porción de citoplasma y en la Figura D,
esta célula aplanada que se enrolló alrededor de un axón, mostrando de manera
esquemática un estructura multilaminar, en este caso de solo tres capas. Llamamos
línea densa mayor (LDM) a la zona de la vaina, formada por el citoplasma de la
célula. En cambio, la zona entre la capa interna y externa de la célula constituye la
línea intraperiodal (LIP).
Figura 2.7. Representación esquemática de la formación de una vaina de mielina. N:
núcleo de la célula. LIP: línea intraperiodl. LDM: línea densa media. PMP2: una de las
proteínas intracelulares.
La vaina de mielina tiene aproximadamente 80% lípidos y 20% de proteínas, en
contraste con las membranas plasmáticas que suelen tener 50 y 50% de los
componentes mencionados. Los principales lípidos de las vainas de mielina son:
40% colesterol, 40% fosfolípidos (plasmalógenos, lecitina, esfingomielinas) y
20% glicolípidos (galactosilceramida). En las demás membranas esta proporción
25
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
ronda: 25% colesterol, 65% fosfolípidos y 10% glicolípidos. Los lípidos se hayan
agrupados formando "balsas lipídicas" antes que formando una distribución
uniforme. Estas balsas son aglomeraciones de colesterol y galactosilceramida con
bajo contenido de fosfolípidos. Estas balsas facilitarían la unión a través de
proteínas transmembrana entre axones y células de la glía. Juntos, el colesterol,
galactosilceramina y plasmalógenos representan el 65% de la mielina. Esta
proporción no difiere entre SNC y SNP, aunque el SNP es más rico en
esfingomielina y fosfatidilcolina que la mielina del SNC. También se encuentra
aunque un bajo porcentaje de sulfátidos que derivan de la galactosilceramida por
sulfatación del oxhidrilo de la posición 3 de la molécula de galactosa.
En la siguiente tabla se muestra porcentajes medidos de diferentes lípidos en SNP
y SNC
Lípido
SNP (%)
SNC (%)
colesterol
41
46
Galactosil ceramida
10
17
sulfatido de galactosil ceramida
1
3
plasmalógenos
12
13
fosfatidilcolina
10
7
esfingomielinas
13
6
Revisemos las estructura, síntesis y propiedades de estos compuestos lipídicos.
2.3.1 Lípidos
Colesterol
El cerebro tiene el 20% del colesterol del cuerpo humano. El colesterol al
insertarse en la membrana aumenta la viscosidad y estabiliza los lípidos y las
proteínas. No se sintetiza la mielina si no hay colesterol suficiente. El colesterol
no atraviesa la barrera hemato-encefálica (BHE), por ende todo el colesterol se
sintetiza en oligodendrocitos o astrocitos vecinos, especialmente durante el
proceso de mielinización, para decrecer luego drásticamente.
El colesterol se incorpora en las balsas lipídicas en el REL y se asocia a proteínas
en el aparato de Golgi para alcanzar la membrana a través de vesículas. El
recambio de colesterol en las vainas de mielina es lento con vida media de 5 años.
El transporte de colesterol se lleva a cabo por la proteína NPC1 (proteína C de
Niemann Pick). Esta proteína tiene dos sitios de unión a colesterol a través de su
oxhidrilo de posición 3 y facilita el tráfico de colesterol hacia la membrana. En
SNP la célula de Schwann no sufre los efectos de la BHE y puede captar
colesterol de la sangre, aunque tiene su mecanismo de síntesis. Juega un rol
importante también la proteína NPC2 en el tráfico de colesterol desde los
26
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
endosomas formados por captación de colesterol desde las LDL a la proteína
NPC1 y luego al aparato de Golgi y a las membranas. Algunas variantes del gen
que codifica a la proteína NPC1 son responsables de la enfermedad de Niemann
Pick tipo C1, caracterizado por aumento de depósitos de colesterol. La deficiencia
del gen de NPC2 también genera otra variante de la enfermedad conocida como
enfermedad de Niemann Pick C2.
La diferenciación y proliferación de células de Schwann es estimulada por
proteínas como neuroregulin, de las cuales hay cuatro isoformas: NRG1, NRG2,
NRG3 y NRG4, que se origina a partir de precursores como el proneuroregulin-1
en el caso de NRG1. Esta proteína se une a las proteínas ERBB en sus diferentes
isoformas, que son receptores de tirosin kinasa que llevan señales de
diferenciación para células del sistema nervioso..
A partir de colesterol se puede formar oxisterol, un óxido de colesterol hallado en
niveles anormales en pacientes con patologías neurodegenerativas. La causa
puede deberse a que el oxisterol se une con más afinidad a la proteína NPC1
impidiendo el transporte de colesterol y por ende influir en el proceso de
mielinización
La Figura 2.8 muestra la estructura del colesterol y la numeración de sus
carbonos.
Figura 2.8
La Figura 2.9 muestra simplificado el proceso de síntesis de colesterol. El
colestrol se sintetiza a partir de acetil CoA, que en un proceso de condensación de
varias de estas moléculas forma hidroximetilglutaril CoA, que representamos
como HMGCoA. Luego la enzima clave en su síntesis la HMGCoA reductasa los
transforma en ácido mevalónico. Esta enzima regula la síntesis del colesterol y es
la enzima blanco de las estatinas, drogas utilzadas para controlar los niveles de
colesterol. Luego el ácido mevalónico sufre una serie de reducciónes y
27
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
condensaciones que lo transforman en geranil pirofosfato, el cual dará luego
escualeno, otros precursores y finalmente colesterol.
Figura 2.9
Galactosilceramida
El glucolípido galactosilceramida y su forma sulfatada son esfingolípidos casi
exclusivos de células de Schwann y oligodendrocitos, constituyendo casi el 20%
de los lípidos de este último.
28
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
Están formados por una molécula de esfingol con un ácido graso unido por enlace
amida y una molécula de galactosa unida por unión glucosídica a la ceramida. En
el sulfátido la galactosa sufre un agregado de un sulfato en el carbono 3, Figura
2.10.
Figura 2.10
El carácter hidrofóbico de este lípido y su interacción con otras moléculas del
mismo tipo y proteínas hidrofóbicas a través de enlaces de Van der Waals,
contribuyen enormemente a la adquisición de una forma compacta multilaminar
de la vaina de mielina. Los galactosil ceramidas se forman en el REL y tienen una
vida media de varios meses. Este proceso de síntesis es muy abundante en el
cerebro. El proceso se muestra en la Figura 2.11. Comienza con la formación de
3-dehidroesfinganina por la unión de serina y palmitoil CoA, en una reacción
catalizada por la enzima serin palmitoil transferasa. La 3-dehidroesfinganina se
transforma en esfinganina por acción de la enzima 3-dehidroesfinanina reductasa
NADPH dependiente. Luego la esfinganina por acción de la enzima ceramida
sintetasa forma dihidroceramida que finalmente se transforma en ceramida por
acción de la enzima 4-delta desaturasa. Finalmente y en el paso limitante, la
ceramida se transforma en galactosil ceramida por unión a galactosa aportada por
la UDP-galactosa, en una reacción catalizada por la enzima ceramida galactosil
transferasa. Este último compuesto puede ser transformado en sulfátido en una
reacción catalizada por la enzima galactosilceramida sulfotransferasa
29
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
Figura 2.11
Plasmalógenos
La síntesis de plasmalógeno se muestra en la Figura 2.12. Este proceso se inicia a
partir del glicerol-3-fosfato que se oxida a dihidroxiacetona fosfato o
gliceronafosfato, por acción de la enzima glicerol fosfato deshidrogenasa,
dependiente de la coenzima NAD. La molécula de dihidroxiacetona fosfato se une
por unión éster con un ácido graso en la posición 1 para formar 1-acil
dihidroxiacetonafosfato por la enzima dihidroxiacetonafosfato acil transferasa. A
continuación esta molécula reemplaza el ácido graso de la posición 1 por un
alcohol graso de cadena larga para formar un enlace éter y formar 1-alquil
dihidroxiacetona fosfato por acción de la enzima 1-alquildihidroxiacetonafosfato
sintetasa. La molécula se reduce a 1-alquil glicerol-3-fosfato por una enzima de la
familia de las deshidrogenasas y recibe el agregado de un ácido graso en posición
2 del glicerol para formar 1-alquil-2-acil glicerol-3-fosfato, catalizado el proceso
por una enzima acil transferasa. La molécula formada pierde el fosfato por acción
de una fosfatasa para formar 1-alquil-2-acilglicerol, que por acción de la enzima
colina/etanolamina fosfotransferasa, recibe el agregado de una fosfoetanolamina
en el carbono 3, formando así: 1-alquil-2-acil-3-fosfoetanol o
plasmaniletanolamina, que es un ĺípido de la familia de los plasmalógenos. Este
último compuesto puede oxidarse en el ácidograso del carbono 2, para dar 1alquil-2-enoil glicerol-3-fosfoetanolamina, que también es un plasmalógeno. De la
misma manera, por agregado de colina puede formarse otro plasmalógeno, la
plamanilcolina.
30
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
Figura 2.12
La síntesis de plasmalógenos comienza en el peroxisoma donde la enzima
dihidroxiacetonafosfato acil transferasa forma el 1-acil dihidroxiacetona fosfato-3fosfato. Es una enzima clave en la síntesis y su carencia lleva a disminución en la
síntesis de plasmalógenos que determina deficiencia en la síntesis de mielina y en
su empaquetamiento. La enfermedad conocida como Rhizomelic
chondrodysplasia punctata 2 se caracteriza entre otros síntomas por retraso
mental. Otras proteínas del peroxisoma como ABCD1 transporta ácidos grasos al
interior del peroxisoma. Su deficiencia también es crítica en la síntesis de
plasmalógenos. La síntesis luego sigue en el retículo endoplasmático liso y
aparato de Golgi.
Fosfatidil colina
La fosfatidil colina forma parte de la mielina, especialmente de la lámina externa.
Se sintetiza a partir de glicerolfosfato, como se muestra en la Figura 2.13. Este
compuesto puede obtenerse por fosforilación del glicerol catalizado por la glicerol
kinasa, pero esta enzima no ha sido detectada en SN. Contrariamente, tiene alta
expresión la enzima glicerol fosfato deshidrogenas que genera glicerolfosfato a
partir de dihidroxiacetona fosfato. Este último compuesto recibe el agregado de
ácidos grasos en posición 1 y 2 para dar 1,2-diacilglicerolfosfato, en reacciones
catalizadas por enzimas aciltransferasas. Luego se hidroliza el enlace éster que
liga el fosfato por acción de la enzima fosfolípido fosfatasa, para dar
diacilglicerol, el que recibe la adición de una fosfocolina para dar lecitina o
fosfatidil colina. Esta última reacción es catalizada por la enzima
etanolamina/colina fosfotransferasa
31
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
Figura 2.13. En verde se muestra la enzima activa en SN y en rojo cuya expresión no
ha sido demostrada
Esfingomielinas
Las esfingomielinas son compuestos formados por ceramina unida a fosfocolina
y tienen un rol importante en el mantenimiento de la estructura de las vainas de
mielina. La síntesis de esfingomielina es igual que para los galactocerebrósidos,
hasta obtener ceramida, Figura 2.14. Luego una enzima esfingomielina sintetasa
cataliza la transferencia de fosfocolina desde la lecitina para formar diacilglicerol
y esfingomielina.
32
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
Figura 2.14
Ácidos grasos
A diferencia de otras membranas, la mielina tiene un alto porcentaje de ácidos
grasos saturados de cadena larga, lo que le da mayor rigidez. Debemos recordar
que la presencia de dobles enlaces o insaturaciones aumentan la fluidez de las
membranas. A su vez el alto carácter hidrofóbico que dan estos ácidos grasos a los
lípidos de la mielina, hacen que esta estructura tenga alta impermeabilidad a
iones, actuando como aislante eléctrico del axón.
Las células de Schwann y los oligodendrocitos tienen síntesis de ácidos graso de
novo a partir de acetil CoA. En la Figura 2.15 se muestra este proceso. El acetil
CoA mitocondrial, al estar en exceso por la inhibición del ciclo de Krebs por el
ATP, se transforma en citrato en la mitocondria, sale al citosol donde se
transforma nuevamente en acetil CoA y éste luego se carboxila para dar malonil
CoA, molécula que alimenta a la enzima multifuncional ácido graso sintetasa, que
forma ácidos grasos. El proceso de síntesis se activa por la acción de las proteínas
SREBP que se activa ante el descenso de los niveles de colesterol. El proceso de
síntesis de ácidos grasos por la enzima ácido graso sintetasa provee ácidos grasos
de 16 carbonos que luego se elongan en el REL para dar ácidos grasos saturados
de cadena muy larga.
33
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
Figura 2.15
También los ácidos grasos libres transportados en sangre pueden atravesar la
barrera hematoencefálica y ser captados por células de Schwann y
oligodendrocitos por difusión simple o bien por proteínas transportadoras
específicas como CD36 y FATP (proteína transportadora de ácidos graso). La
proteína FATP tiene dos isoformas en humanos, muy activas en el transporte de
ácidos grasos de cadena muy larga. La isoforma 1 es abundante en sistema
nervioso y jugaría un rol importante en la captación de estos ácidos grasos por
parte de las células que sintetizan mielina. Contrariamente, la isoforma FATP2 no
se expresa en SN. La proteína CD36 es un receptor scavenger que también es
clave para la síntesis de mielina.
Otras proteínas claves son las proteínas FABP, de las que existen varias isoformas
y tienen la función de unir ácidos grasos, de allí sus siglas (fatty acid binding
protein). Algunas isoformas son más importantes que otras para la estabilidad de
la mielina.
Una proteína clave que se halla en sistema nervioso periférico es PMP2 (proteína
periférica de mielina 2), se halla en SNP y se expresa en vainas de mielina que
envuelven grandes axones y se halla en la línea densa mayor (LDM).
2.4.
Barrera hematoencefálica
La barrera hematoencefálica constituye un filtro selectivo para distintas sustancias
gracias a las uniones oclusivas presentes en el endotelio capilar. Generalmente, la
barrera es poco permeable para las sustancias muy hidrosolubles, por lo que deben
utilizarse transportadores específicos de las células endoteliales (glucosa y
34
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
aminoácidos). En cambio, las sustancias liposolubles pasan con facilidad, por
ejemplo: compuestos narcóticos y alcohol.
Esta barrera está compuesta por endotelio capilar continuo (unido mediante
zónulas ocludens), astrocitos con sus pies perivasculares y la lámina basal
endotelial.
Sin embargo, también hay zonas que carecen de esta barrera como los plexos
coroideos y los órganos periventriculares ya que tienen capilares fenestrados.
Un ejemplo interesante relacionado a esta barrera es el del tratamiento de la
enfermedad de Parkinson. Esta enfermedad se caracteriza por niveles bajos de
dopamina, por lo que podría pensarse que la administración de dopamina serviría
de tratamiento. Sin embargo la alta solubilidad en agua de la dopamina (535
mg/ml) la hace impermeable a la barrera hematoencefálica. Por esta razón como
tratamiento se utiliza la L-dopa que es mucho menos soluble en agua (5 mg/ml) y
por ende atraviesa más fácilmente la barrera hematoencefálica, que luego se
transformará en dopamina por acción de la L-dopa decarboxilasa del sistema
nervioso, Figura 2.16.
Figura 2.16
2.5.
Barrera hemorraquídea
Esta barrera sirve para filtrar líquido cefalorraquídeo de la sangre. Está compuesta
por las siguientes capas (desde sangre a LCR): endotelio capilar fenestrado,
35
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
membrana basal del capilar, membrana basal del epitelio glial, epitelio coroideo
(unido mediante zónulas ocludens).
2.6.
Meninges
Las meninges rodean el encéfalo y la médula espinal, el nervio óptico y las
porciones iniciales de los nervios craneales y espinales. Están compuestas por tres
membranas (de adentro hacia fuera): piamadre, aracnoides y duramadre. La
denominación leptomeninges se utiliza para denominar a la aracnoides y a la
piamadre. La duramadre se llama paquimeninge.
2.6.1 Duramadre
Es una membrana gruesa y dura de tejido conectivo fibroso que presenta muchas
terminaciones sensitivas y vasos sanguíneos. Está separada de la aracnoides por
un espacio subdural que contiene poco líquido. Anatómicamente, se puede dividir
en duramadre encefálica y duramadre espinal. La duramadre encefálica se
continúa con el revestimiento perióstico interno del cráneo. Se trata de un espacio
virtual que en casos de traumatismos, puede dar lugar a un hematoma epidural
como consecuencia de la hemorragia. Forma repliegues a nivel de la hoz del
cerebro y la tienda del cerebelo. En cambio, la duramadre espinal, está separada
del periostio de las vértebras, mediante un espacio epidural, donde se halla una
gran cantidad de vasos sanguíneos, venas y tejido adiposo.
2.6.2 Aracnoides
Es una membrana delgada de tejido conectivo cubierta por epitelio plano unido
mediante zónulas occludens. La aracnoides tiene dos hojas: una de ellas se
encuentra adherida a la duramadre y la otra se adhiere a la piamadre. Así, se
delimita un espacio subaracnoideo que es por donde transcurre el líquido
cefalorraquídeo. Este espacio, a su vez, está atravesado por numerosas trabéculas
que vinculan la aracnoides a la piamadre por lo que le da un aspecto de tela de
araña.
2.6.3 Piamadre
Es una membrana delgada y blanda de tejido conectivo. En su superficie interna,
se encuentra un epitelio plano unido mediante nexos y desmosomas. Debajo de la
piamadre, se halla el espacio subpial que contiene ramificaciones de las arterias.
La piamadre acompaña al recorrido de estas arterias que llegan al tejido nervioso
y va desapareciendo recién a la altura de los capilares. Al espacio existente entre
los vasos y la hendidura que realiza la piamadre, se lo denomina espacio
perivascular de Robin-Virchow.
A medida que avanza la edad, se depositan sales de calcio en las vellosidades
aracnoideas que se llaman granulaciones de Pacchioni.
36
COMPOSICIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO
Figura 2.17
37
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
3.
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
Mateo Vasquez - Linda Weng
Las neuronas sintetizan proteínas en el soma y lo transportan a su zona secretora
que está localizada al final del axón. El transporte puede ser anterógrado (cuerpo a
axón) o retrógrado (axón a cuerpo).
En las sinapsis, la información se transmite de una neurona a otra. Hay 2 tipos de
sinapsis: química y eléctrica. La mayoría de las neuronas del SNC utilizan
sinapsis química. Esto quiere decir que se comunican con otras neuronas por
medio de neurotransmisores liberados hacia la hendidura sináptica. Mientras, en la
sinapsis eléctrica, existen canales abiertos que conducen electricidad directamente
de una neurona a otra.
Las células nerviosas pueden responder a estímulos eléctricos, químicos o
mecánicos. Se producen dos tipos de trastornos fisicoquímicos: potenciales no
propagados (potenciales sinápticos, generadores o electrotónicos) y potenciales
propagados (potenciales de acción). Estos fenómenos se miden en milisegundos y
en milivoltios.
El potencial de membrana en reposo es un estado estacionario que se mantiene
con gasto energético. No es una situación de equilibrio en que los flujos por
gradiente eléctrico y químico son iguales pero de signo contrario. En el estado de
reposo el potencial de la membrana permanece en un valor constante pero gracias
al aporte de energía por los transportes activos y flujos pasivos de los iones a
favor de sus gradiente electroquímicos. En el caso de las neuronas, la
concentración de potasio es mayor en el interior que en el exterior de las células
gracias a la bomba Na+K+-ATPasa. El potencial de membrana en reposo suele ser
de -65mV (cerca del potencial de equilibrio del potasio). Según el estímulo,
pueden excitar o inhibir a la neurona.
En la excitación, se abren los canales de Na+ (cuyo potencial de equilibrio ronda
los +60 mV) y como consecuencia este ión ingresa a la célula. Esto eleva el
potencial hasta llegar al umbral (-45 mV). A su vez, también se disminuye la
difusión de Cl- hacia el interior o de K + hacia el exterior. De esta manera, el
potencial de reposo queda cada vez menos negativo y se da un potencial
postsináptico excitador (PPSE) de +20 mV aproximadamente (desde -65 a -45
mV). Si se sigue excitando, desencadenará un potencial de acción que despolariza
la membrana.
En la inhibición, se abren los canales de Cl- y entran a la célula. A su vez, salen los
iones de K+, lo que aumenta cada vez más la negatividad hasta hiperpolarizar la
membrana. Si la negatividad es mayor que el potencial en reposo se llama
potencial postsináptico inhibidor (PPSI).
38
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
Como explicamos en la generación de un potencial de membrana y en el
establecimiento de diferentes valores de potencial de membrana existen diversos
tipos de estructuras, de las cuales daremos las principales características químicas
para proteínas del ser humano.
3.1.1 Canales de sodio activados por voltaje
Estos canales están constituidos por una proteína de aproximadamente 2000
aminoácidos conocida como cadena A y una o más cadenas de proteínas
conocidas como cadena B.
Cadena A: existen diferentes tipos en el ser humano. Se identifican con el
siguiente código alfanumérico SCNnúmeroA, por ejemplo SNC1A. Las iniciales
SCN vienen de Sodium Channel. El número que sigue a estas iniciales esta entre 1
y 11). Según las bases de datos actuales existen gran cantidad de variedad que se
identifican por el número. Las cadenas A constituyen el poro del canal y se hallan
ligados por puente de hidrógeno y/o por enlaces no covalentes con una o más
cadenas de tipo B, las que tienen actividad regulatoria.
Existen diferentes tipos de estos canales, algunos de alta expresión en sistema
nervioso:
SCN11A, se exprea en en sistema nervioso periférico.
SCN2A, se expresa en hipocampo y otras estructuras centrales de SN. La
deficiencia del gen en sus diferentes variantes produce cuadros epilépticos
caracterizados por convulsiones y pérdida de conocimiento.
SCN1A también expresado en cerebro. Esta proteína en particular se une al
veneno de la araña H maculata: Hm1a y Hm1b. Proteínas similares se hallan en
otras arañas como las tarántulas. Estas proteínas se unen a la cadena A haciendo
que el potencial umbral se desplace a valores más positivos, y por ende
produciendo inhibición del canal.
Algunas cadenas A, como la SCN4A es específica de corazón y otras se hallan en
todos los tejidos como SNC3A y SCN9A.
Cadena B: como se dijo las cadenas B se unen en 1 o más a las cadenas A y tienen
actividad regulatoria. Se identifican con las siglas SCNnúmeroB, ejemplo
SCN1B. Los números en humanos pueden ser 1, 2 o 3. En general rondan los 200
aminoácidos. Algunos tienen alta especificidad en el SN como el SCN3B, que
regula el poro de la subunidad A produciendo una apertura más lenta y sostenida.
3.1.2 Canal de potasio
Los canales de potasio pueden responder a ligandos o a voltaje y pueden tener en
general entre 300 y 600 aminoácidos. En especial nos interesan los canales
activados por voltaje. En general están compuesto por una subunidad que
conforma el poro, por asociarse para formar homo o heterodímeros. Y se asocian
39
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
luego a cadenas de tipo B que actúan como reguladoras inhibitorias. Se identifican
con las siglas KCNletra-número, ejemplo KCNH2. La letra identifica la
subfamilia y el número el tipo. Por citar algunos
KCNK2 se halla en SN, puede cambiar entre sensible e insensible a voltaje.
KCNH2, es activado por voltaje pero de expresión exclusiva en músculo cardíaco
KCNA4, por homotetramerización forma un poro para el potasio. Se une a la
subunidad KCNB (cadena Beta) que tiene actividad inhibitoria. Se activa por
despolarización de la membrana y tiene un cierre múy rápido. Se expresa en SN y
corazón
3.1.3 Canal de cloruro
Los canales de cloruro son variados. Algunos de ellos pueden transportar cloruro
únicamente o también contratransportar H+. Se los identifica con las siglas
ClCNnúmero, ejemplo ClCN1. Las iniciales ClCN vienen de Chloride Channel.
En cerebro humano se expresan las isoformas CLCN6 y ClCN3 que se expresan
en la membrana. Son canales activados por voltaje y se expresan en diferentes
partes del cerebro como el hipocampo. Contrariamente las forman ClCN2 y
CLCN1 se expresan en otros órganos diferentes a los del SN
3.1.4 Sodio potasio ATPasa
Las bombas sodio potasio son proteínas que catalizan la hidrólisis de ATP,
aprovechando la energía para transportar sodio y potasio en sentidos contrarios.
Se nombran con las siglas ATPnúmero-letra-número, ejemplo ATP1A1. Las
proteínas ATP1A1 y ATP1A2 son proteínas de aproximadamente 1000
aminoácidos que se expresan en SN pero no de manera exclusiva. Otras formas
como la ATP1C y ATP1A4 no se expresan en SN. Por su expresión, la deficiencia
del gen asociada a ATP1A1 produce una variante de la enfermedad de Charcot
Marie Tooth caracterizada por debilidad y atrofia muscular. La deficiencia del gen
del ATP1A2 se presenta en la migraña familiar hemipléjica, caracterizada por
dolor de cabeza, irritabilidad y fotofobia entre otros síntomas, precedidos por
vasoconstricción arterial craneal.
3.1.5 Canales de calcio voltaje dependiente
Estos canales son muy variados en humanos y se conocen un gran número de
variantes. Son canales activados por voltaje. Los canales de calcio voltaje activado
de tipo N (CACNA1B) se hallan específicamente en la membrana presináptica.
Existen isoformas alfa, beta y delta de tipos 1 y 2. El canal se conforma como un
tetrámero de cadenas alfa1 alfa2 beta1 y delta en relación 1:1:1:1.
40
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
3.1.6 Anatomía fisiológica de la sinapsis
Existen distintos canales iónicos en la membrana neuronal: canales aniónicos y
canales catiónicos. Los canales aniónicos permiten la entrada de iones negativos
como el Cl-, mientras que los canales catiónicos permiten la entrada de iones
positivos como el Na+ y el K+. Entonces la excitación de una neurona va a
depender de factores como apertura de los canales de Na+, cierre de los canales de
Cl- y/o K+ y el incremento o la disminución del número de los receptores
excitadores o inhibidores. Como contrapartida, la inhibición de una neurona
dependerá de la apertura de los canales de Cl- y/o K+ y el número de los receptores
excitadores o inhibidores.
Dentro de la neurona, en el terminal presináptico se hallan vesículas transmisoras
y mitocondrias. Frente a un potencial de acción, las vesículas se liberan hacia la
hendidura sináptica y entran en contacto con la membrana posináptica. Las
mitocondrias que están en las vecindades proporcionan energía para sintetizar más
sustancia transmisora.
En la membrana presináptica, hay canales de calcio dependientes de voltaje,
Figura 3.1. Al despolarizar la membrana, se abren estos canales dependientes de
voltaje y entran muchos iones de Ca2+. Esto permite la fusión de las vesículas con
la membrana celular y consecuentemente, la liberación de sustancias
neurotransmisoras hacia la hendidura.
Figura 3.1
En la membrana postsináptica, se encuentran las proteínas receptoras. Estos
receptores son canales iónicos o sistemas de segundos mensajeros. En cuanto a los
canales iónicos, existen canales catiónicos y aniónicos que excitan o inhiben la
neurona, respectivamente. El sistema de segundo mensajero se emplea para
procesos más duraderos como es la memoria. Consisten en distintos sistemas de
segundo mensajero, dentro de ellos, el más frecuente es el sistema de proteínas G.
41
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
Esta proteína está conformada por 3 porciones: alfa, beta y gamma. Cuando llega
un estímulo, la porción alfa se desprende y puede tener distintos destinos como la
apertura de canales iónicos, activar AMPc o GMPc, activar enzimas intracelulares
y activar transcripción génica.
Figura 3.2
Una vez que se desencadena el potencial de acción, éste viaja hacia el axón y
hacia el soma o a las dendritas.
También puede haber una inhibición presináptica (donde se libera GABA en la
mayoría de los casos) antes de que la información llegue a la neurona
postsináptica. El mecanismo se explica por la apertura de canales aniónicos que
anulan el efecto excitador.
3.2.
Bibliografía
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El sistema nervioso realiza una enorme cantidad de funciones que oscilan entre
algunas básicas y otras extremadamente complejas siendo útil estudiarlas por
separado, aunque siempre se debe tener presente que la gran mayoría se ejecutan
de forma simultánea e integrada.
42
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
Figura 3.3
3.3.
Circuitos neuronales.
Recordemos que la unidad estructural básica del sistema nervioso es la neurona,
éstas se comunican entre sí y con células de otros tejidos mediante un proceso
denominado sinapsis. Cada neurona está formada por un cuerpo, dendritas y 1 o
más prolongaciones denominadas axones, existen 3 tipos principales:
• Sensitivas: Son aquellas capaces de percibir y transmitir estímulos, por lo que
poseen un receptor. Sus axones originan fibras nerviosas aferentes.
• Motoras: Transmiten el impulso nervioso hasta las células efectoras, sus
axones originan fibras nerviosas eferentes.
• Interneuronas: Son la enorme mayoría, forman una red integradora que
comunica entre sí los 2 tipos precedentes.
Las fibras nerviosas son un conjunto de axones cuya función depende del tipo de
neuronas que le dio origen, por lo que existen fibras nerviosas motoras, sensitivas
y de integración o comunicación. Otra forma de clasificarlas es a partir de la
velocidad con la que son capaces de transmitir un impulso nervioso, existiendo
entonces fibras nerviosas de tipo A y tipo C. Las tipo A son mielínicas, transmiten
el impulso a un rango de velocidad entre 120 y 6 m/s. Las tipo C son amielínicas,
transmiten el impulso más lento a una velocidad de 2-0.5 m/s. Ambos tipos de
fibras están distribuidas por todo el sistema nervioso, aunque las mielínicas
predominan en funciones motoras y sensitivas somáticas mientras que las
amielínicas abundan en el sistema nervioso autónomo. La transmisión del impulso
43
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
nervioso se realiza mediante una sinapsis de tipo química que se caracteriza por
ser unidireccional, fenómeno muy importante para que existan vías nerviosas que
conduzcan a áreas específicas del sistema nervioso.
Un circuito neuronal es una sucesión de impulsos nerviosos generados por 1 o
más neuronas intercomunicadas mediante sinapsis excitadoras y/o inhibidoras
asociadas a 1 o más funciones, representan la forma de organización del sistema
nervioso. A modo general, existen una serie de principios fisiológicos que rigen a
casi todos los circuitos neuronales ya que les permiten funcionar de forma
adecuada. Las fibras nerviosas que transmiten el impulso de una neurona a otra se
ramifican en miles de terminales presinápticas que le permiten sinaptar con
cientos de neuronas distintas. Incluso un impulso nervioso generado en una sola
neurona puede transmitirse a decenas de ellas al cabo de un número variable de
sinapsis. Esto se logra gracias a la divergencia de las señales nerviosas, ya que es
común que una neurona transmita el impulso a otra que a su vez descarga a 4
neuronas y esas 4 a otras 12 logrando un número cada vez mayor de neuronas
implicadas. En cambio, la convergencia de los impulsos nerviosos permite que a
partir de pequeños estímulos se pueda excitar o inhibir una neurona gracias a una
gran cantidad de terminales presinápticas que culminan próximas a su soma.
A su vez, las terminales posinápticas de las neuronas que reciben el impulso no
suelen despolarizarse mediante una sola terminal presináptica. Este fenómeno es
una de las principales razones que permite que en el sistema nervioso existan
circuitos o vías asociadas a una función, ya que cada fibra nerviosa tiene una
distribución de sus terminales presinápticas relativamente específica. Es decir, las
terminales presinápticas de una fibra nerviosa sensitiva que transmite la sensación
del tacto se distribuyen mayoritariamente hacia las terminales posinápticas de las
neuronas que conducen ese impulso a la zona del sistema nervioso encargada de
percibir el tacto. Surgen entonces 2 conceptos importantes, uno es la sumación
espacial y otro es la sumación temporal.
El concepto de sumación espacial, hace referencia a la sumación de efectos entre
las terminales presinápticas, ya que es común que muchas de ellas exciten a
muchas terminales posinápticas de una misma neurona. Esto es posible gracias a
la alta conductividad eléctrica de la neurona, que permite que una mínima
variación del potencial en un punto específico de la membrana celular se
distribuya de igual forma hacia todo el interior.
La sumación temporal, se explica mediante el tiempo que dura una modificación
del potencial posináptico provocada por la descarga de una terminal presináptica.
La descarga ocurre en un 1ms y la modificación del potencial puede durar hasta
15ms, lo que deja entonces un margen relativamente amplio de tiempo para sumar
descargas. Es decir, si la terminal presináptica transmite impulsos con una alta
44
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
frecuencia los cambios del potencial posináptico se suman unos con otros
acercándose cada vez más al umbral de despolarización.
De esta forma se habla de 3 zonas sinápticas, una de facilitación, otra de descarga
y otra de inhibición. La zona de facilitación incluye una cantidad de terminales
presinápticas que no es suficiente para despolarizar otra neurona, pero sí modifica
su potencial de acción para acercarlo al umbral de excitación. La zona de descarga
es aquella que contiene la mayor cantidad de terminales presinápticas, por lo que
sí logran la despolarización de la neurona siguiente. El mismo principio se aplica
a las fibras nerviosas inhibitorias y su capacidad de polarizar terminales
posinápticas.
Figura 3.4.Zonas de sinapsis
Otro fenómeno importante es la fatiga sináptica, mecanismo que permite al
sistema nervioso controlar la sobreexcitación de sus circuitos neuronales. Cuando
en una sinapsis la terminal presináptica descarga muchas veces con alta
frecuencia, es cuestión de tiempo hasta que se agoten sus neurotransmisores.
Además, los receptores de la terminal posináptica experimentan una inactivación
progresiva directamente proporcional a la frecuencia de descarga.
Por último, un tipo de circuito neuronal especialmente importante en el sistema
nervioso es el circuito reverberante. Este se basa en una retroalimentación positiva
continua a partir de la excitación de una o decenas de neuronas que forman un
circuito, permitiendo entonces la descarga neuronal sostenida en el tiempo. Otras
veces existen neuronas que tienen un potencial muy alto de forma constante, por
lo que están despolarizadas y descargando constantemente. En general, la
transmisión del impulso termina cuando existe fatiga sináptica, llegan señales
inhibidoras u ocurre una regulación a la baja de receptores en las terminales
posinápticas.
45
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
Figura 3.5
3.4.
Receptores
Los receptores son terminales nerviosas especializadas con la capacidad de
percibir un estímulo y transformarlo en un impulso nervioso, que posteriormente
será transmitido a través de fibras nerviosas sensitivas. Cientos de terminales
nerviosas se distribuyen a partir de axones que forman parte de una determinada
fibra, formando entonces los campos de receptor. Estos son zonas circulares
específicas que tienen la mayor cantidad de terminales nerviosas provenientes de
muchas fibras en su centro, con un menor número hacia la periferia. Existen
muchos tipos de receptores distintos, cada uno está diseñado específicamente para
detectar un fenómeno determinado, se habla entonces de sensibilidad diferencial.
Cada sensibilidad diferencial da lugar a una modalidad sensorial, es decir, a cada
una de las diferentes sensaciones que podemos experimentar.
Los principales tipos de receptores son:
• Mecanorreceptores: Existen muchos tipos, pero comparten la sensibilidad a la
deformación de su membrana celular.
• Termorreceptores: De frío y de calor, son sensibles a la velocidad con la que se
pierde o gana temperatura.
• Fotorreceptores: Conos y bastones, sensibles a ondas de radiación
electromagnética en el rango de la luz visible.
• Quimiorreceptores: Se incluyen varios tipos, de O2, CO2, gusto, olfato, etc.
• Nocirreceptores: Son sensibles a una gran gama de estímulos mecánicos,
térmicos y químicos.
46
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
Además, cada tipo de receptor con su fibra transmiten el impulso nervioso a un
lugar específico del sistema nervioso central que va a determinar la percepción de
dicho impulso.
La conversión de un estímulo a un impulso nervioso ocurre gracias al potencial
del receptor. En la medida que el fenómeno estimulante sea suficiente, va a lograr
despolarizar la terminal nerviosa y generar el impulso. Existen tres características
principales que definen si un estímulo puede o no despolarizar un receptor:
• Sensibilidad: El receptor debe ser sensible al estímulo, o sea que debe
despolarizarse frente a la deformación de su membrana o cambios de
temperatura o determinadas sustancias químicas.
• Intensidad: El estímulo debe ser lo suficientemente intenso como para lograr
la despolarización del receptor, mediante el ingreso de Na+ en la mayoría de
casos.
• Estado actual del receptor: Existen situaciones en las que el receptor puede ser
más o menos sensible a un estímulo, siendo la adaptación un ejemplo
frecuente de menor sensibilidad.
Una vez que el receptor se despolariza, el impulso se transmite hacia una porción
específica del sistema nervioso.
3.5.
Fisiología y química del dolor.
El dolor es una modalidad sensorial que nos permite percibir daño en un tejido y
nos impulsa a realizar acciones para evitarlo o disminuirlo. Existen muchos tipos
de dolor, que varían debido a la generación, transmisión y procesamiento del
impulso nervioso. Sus receptores son terminales nerviosas libres que se
distribuyen en su mayoría por los tejidos superficiales del organismo, así como
también a través de algunos órganos internos y el tejido conjuntivo que los
recubre. Perciben estímulos dolorosos de tipo mecánico, térmico y químico,
tienen poca capacidad de adaptación e incluso en muchas ocasiones experimentan
una sensibilización cuando el estímulo persiste o su intensidad aumenta.
Los estímulos mecánicos dolorosos provocan una deformación de los tejidos lo
que a su vez deforma la membrana celular de los nocirreceptores, provocando el
ingreso de Na+ y su despolarización. Los estímulos térmicos cambian la
temperatura del tejido y también modifican la permeabilidad de la membrana
celular de las terminaciones nerviosas libres. Por último, los estímulos químicos
están siempre presentes ya que ante todo daño tisular existe una injuria celular y
aquellas células dañadas o muertas liberan sustancias químicas que tienen sus
receptores en la MC de los nocirreceptores y alteran su permeabilidad.
Las principales sustancias químicas estimuladoras del dolor son bradicinina,
histamina, serotonina, ATP, iones K+ y enzimas proteolíticas. La Sustancia P en
47
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
conjunto con las Prostaglandinas son sustancias capaces de sensibilizar los
receptores del dolor.
3.5.1 Histamina
La histamina es un compuesto con un grupo amina (derivado del aminoácido
histidina) sintetizado principalmente en neuronas del SNC, mastocitos y células
del endotelio vascular. Tiene un rol primordial en la neurotransmisión,
neuromodulación y en los procesos inflamatorios.
La Figura 3.5 muestra la síntesis de la histamina. La histamina se produce por la
descarboxilación de histidina por acción de la histamina descarboxilasa, una
enzima que tiene piridoxal fosfato como grupo prostético. La histamina, además
de participar en la fisiología del dolor, es un estimulador de la secreción ácida del
estómago, vasodilatador y constrictor del músculo liso bronquial. La enzima
histamina N-metil transferasa inactiva la histamina por metilación formando 1metil histamina al recibir un grupo metilo de la S-adenosil metionina (SAM), la
que se transforma en S-adenosil-homocisteína (SAH). Por otra parte, la enzima
diamino oxidasa descompone la histamina en imidazol-4-acetaldehído con la
participación de oxígeno formando peróxido de hidrógeno.
Figura 3.6
La histamina presenta 4 tipos de receptores que identificamos
con las siglas: HR con un número, distribuidos por todo el
sistema nervioso, glándulas, músculo liso, mucosa del tubo
digestivo, miocardio, etc. Los cuatro tipos, inducen la respuesta celular gracias al
Figura 1.
48
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
sistema de segundo mensajero asociados a proteínas G. Los receptores según su
tipo usan diferentes tipos de proteínas G, que se enumeran a continuación.
1.
H1R: Acoplado a proteína Gq.
2.
H2R: Acoplado a proteína Gs.
3.
H3R y H4R: Acoplados a proteína Gi.
El receptor H3R es un receptor de membrana de 445 aminoácidos que media la
acción de histamina en SNC y SNP. Su máxima expresión ocurre en el tálamo y el
núcleo caudado. Se hallan asociados a proteínas G alfa i (Gi), que inhiben la
enzima adenilato ciclasa, disminuyendo la producción y acción del AMPc y por
ende la actividad de la proteín kinasa A, Figura 3.7.
Figura 3.7
El receptor H4R no se expresa en SN.
El receptor H2R, regula la secreción ácida del estómago y tiene expresión en otros
órganos, pero tiene poca expresión en SN. Actúa a través de proteínas Gs,
estimulando adenilato ciclasa y PKA. Sin embargo, algunos antagonistas de este
49
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
receptor tienen efecto en el tratamiento de algunas enfermedades psiquiátricas
como la esquizofrenia, enfermedad de Alzheimer y Parkinson.
El receptor H1R media la contracción del músculo liso y permeabilidad vascular
debido al aumento de contracción de vénulas. A nivel del SNC media efectos en la
neurotransmisión y excitabilidad, hallándose relacionado a la percepción del
dolor. Se halla asociado a proteínas Gq que median la activación de fosfolipasa C
(FLC) y fosfolipasa A2 (FLA). La primera estimula la liberación de calcio a través
del inositol trifosfato (IP3), con la consecuente unión el calcio a calmodulina y
activación de la enzima proteín quinasa C épsilon (PKC), Figura 3.8. La PKC
fosforila entre otras proteínas a los canales TRPA y TRPV1, dos canales de calcio
que al fosforilarse por la acción de PKC, se activan permitiendo el ingreso de
calcio y la excitabilidad de la célula. Estos canales también son activados
directamente por calcio-calmodulina (CAM).
Figura 3.8. FLA: fosfolipasa A. FLC: fosfolipasa S. DAG: diacilglicerol. PKC: proteín
kinasa C. 12LOX: 12 lipooxigenasa. TRPV1: receptor de potencial transitorio tipo V1.
TRPA: receptor de potencial transitorio tipo A.BK:bradiquina. HMWK: kininógeno 1. IP3:
inositol trifosfato. HR1: receptor de histamina tipo 1. Pr: receptor de purinas. HPETE:
ácido hidroperoxieicosanotetraenoico.
La activación de FLA, libera de los fosfolípidos de membrana al ácido
araquidónico el cual por la enzima 12-lipoxigenasa (12LOX) genera un
eicosanoide activo, el 12-hidroperoxieicosanotetraenoico (HPETE) que estimula
la permeabilidad de TRPV1, favoreciendo la excitabilidad celular.
Como se mencionó anteriormente entre las sustancias involucradas en el dolor se
halla el ATP. Este nucleótido se une a receptores de membrana de purinas (PR),
los que activan también a Gq y por ende potencian los efectos de histamina
50
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
3.5.2 Sistema Calicreína-Cininas.
Los Cininógenos son proteínas precursoras de varias clases de péptidos distintos,
todos relacionados a procesos inflamatorios y de la coagulación que comienzan a
partir del daño tisular. Son sintetizados principalmente en las células endoteliales
y también en células del tejido conjuntivo, siendo en su mayoría secretados al
espacio intercelular. Existen 2 tipos de cininógenos en humanos, uno de alto peso
molecular (HMWK) y otro de bajo peso molecular (LMWK) siendo el 1º
precursor de varias moléculas, entre ellas la bradicinina, y el 2º es precursor de la
lisil-Bradicinina. Éste último péptido puede ser convertido en bradicinina, ya que
difiere de ella en el aminoácido lisina. Ambos cininógenos se obtienen por
splicing alternativo del mismo gen, la estructura del HMWK se muestra en la
Figura 3.9.
Figura 3.9
La enzima kalicreina es una endopeptidasa encargada de hidrolizar enlaces
peptídicos específicos, de la cual existen en humanos al menos 12 proteínas
diferentes. En el caso de la HMWK, la hidrólisis genera lisilbradicinina, un
péptido de 11 aminoácidos y bradicinina uno de 10 aminoácidos, moléculas que
participan en la sensibilización de células a la nocicepción.
El receptor de bradicinina en humanos presenta dos formas: El receptor de
bradicinina 2 (B2R) asociado a proteínas Gq, hallado en todos los tejidos, pero
con alta expresión en diferentes sitios del cerebro y el receptor 1 de bradicinina
(B1R), asociado a proteína Gs, involucrado muy probablemente en inflamación y
dolor crónico, que tiene alta expresión en casi todos los órganos.
El mecanismo de acción propuesto es similar al mecanismo de la histamina,
activándose FLC y FLA, con la activación de PKC y fosforilación de los
receptores de potencial transitorio TRPA y TRPV1, con el ingreso de calcio y
aumento de la excitabilidad celular, Figura 3.10.
51
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
Figura 3.10. FLA: fosfolipasa A. FLC: fosfolipasa S. DAG: diacilglicerol. PKC:proteín
kinasa C. 12LOX: 12 lipooxigenasa. TRPV1: receptor de potencial transitorio tipo V1.
TRPA: receptor de potencial transitorio tipo A.BK:bradiquina. HMWK: kininógeno 1. IP3:
inositol trifosfato. B1/2R: receptorde bradiquinina tipo 1/2-
3.5.3 Sustancia P.
La sustancia P es un péptido de 11 aminoácidos que pertenece a la familia de las
taquicininas, que son un grupo de estructuras peptídicas involucradas en procesos
inflamatorios y neuromoduladores. Todas se obtienen de 2 proteínas precursoras
llamadas protaquicinina 1 y 2. La estructura de la protaquicinana 1 se muestra en
la
Figura 3.11. PS: péptido señal. Los numeros sobre las barras indican el númerodel
aminoácido de inicio y fin de la cadena polipeptídica. SE indican solo los péptidos
discutidos en el texto.
El principal receptor de Sustancia P es el receptor de neurocininas tipo 1 (NK1R o
TACR1), está ampliamente distribuido por todo el sistema nervioso central y
periférico. Es un receptor asociado a proteínas Gq, activando fosfolipasa C, que
52
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
libera inositol trifosfato el que aumenta la concentración intracelular de calcio y
activa por intermedio de la calmodulina a la PKC. Este receptor también actúa
como receptor de otras taquicinas como son las neurocinina A, neuropéptido-K,
todos originados a partir de la protakicinina-1
Estos 3 compuestos químicos son ampliamente reconocidos como mediadores del
dolor, la bradicinina a nivel casi exclusivamente periférico mientras que la
sustancia P y la histamina además de estar en la periferia tienen un rol importante
en la transmisión central del dolor. Los nocirreceptores tienen 2 grandes tipos de
canales iónicos sensibles a estos 3 compuestos, ya que ante su presencia se activan
o sensibilizan. Son el TRPV1 y el TRPA1.
3.5.4 TRPV1
Es una proteína de membrana llamada Receptor de Potencial Transitorio ligado a
la familia V1 que predomina en la membrana celular de los nocirreceptores, su
función consiste en posibilitar el ingreso de cationes (Na+/Ca++) al citoplasma
celular para lograr entonces su despolarización. El aumento de Tº, un medio ácido
y la bradicinina lo activan directamente. Además, aquellas moléculas asociadas a
la prolongación del dolor como las Prostaglandinas, Sustancia P y la Histamina
producen un aumento de su síntesis y traslocación a la membrana.
3.5.5 TRPA1
Es un Receptor de Potencial Transitorio ligado a la familia A1, tiene la misma
función que TRPV1 y predomina en los nocirreceptores. Es sensible a una mayor
variedad de compuestos químicos tanto endógenos como exógenos (gases
lacrimógenos, peróxido de hidrógeno, formaldehído, sustancias corrosivas, etc).
La Sustancia P y la Histamina entre otros mediadores inflamatorios, aumentan su
síntesis y traslocación hacia la membrana.
Figura 3.12
53
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
Por último, resulta evidente que los nocirreceptores tienen una enorme cantidad de
maneras distintas para percibir el daño tisular y convertirlo en dolor. Lo
importante es tener presente que cualquiera sea el tipo de estímulo y su
percepción, necesariamente debe existir la despolarización de la membrana para
que el impulso sea transmitido hacia las zonas del sistema nervioso central que
procesan el dolor.
3.6.
Función motora
Toda la información proveniente de las distintas modalidades sensoriales es
procesada e interpretada fundamentalmente a nivel de la corteza sensitiva, a partir
de la cual emergen fibras destinadas a la corteza motora 1º y suplementaria. Estas
fibras tienen el objetivo de comunicar la interpretación del estímulo percibido para
permitir a las redes neuronales motoras que ordenen una respuesta apropiada. A su
vez, las neuronas motoras tienen la capacidad de comunicarse con los tejidos
efectores para lograr que éstos ejecuten la respuesta.
Un ejemplo relativamente sencillo para comprender la función motora del sistema
nervioso es mediante la contracción del músculo esquelético. Sin importar la
naturaleza del estímulo desencadenante, siempre que la respuesta apropiada sea un
movimiento del cuerpo, se activan vías nerviosas motoras voluntarias y/o
involuntarias.
Las respuestas motoras involuntarias se conocen como reflejos, existen muchos
tipos y pueden clasificarse según el origen del estímulo o según la ubicación de
las neuronas que lo llevan a cabo. Las respuestas motoras voluntarias son aquellos
movimientos que surgen de una interpretación consciente del estímulo y la acción
a realizar.
Mas allá de los tipos de respuestas motoras, siempre que se trate de músculos
esqueléticos el mecanismo de inervación es el mismo. Existe una fibra motora de
tipo A proveniente de motoneuronas corticales, craneales y/o espinales que se
ramifican en cientos de terminales nerviosas presinápticas. Cada fibra nerviosa
inerva una cantidad determinada de fibras musculares, denominándose unidad
motora al conjunto de fibras musculares inervadas por 1 misma fibra nerviosa
motora. Ese conjunto de fibras musculares puede ser pequeño (2 o 3) en músculos
encargados de movimientos finos o grande (más de 100) en grupos musculares a
cargo de movimientos amplios. Cada fibra nerviosa constituye con sus fibras
musculares inervadas una unión neuromuscular, dando origen a miles de
terminales nerviosas presinápticas que quedan íntimamente dispuestas alrededor
de cada fibra muscular formando una placa motora terminal.
Cuando el impulso nervioso se transmite a través de la fibra motora, las terminales
presinápticas se despolarizan y el ingreso de Ca++ promueve la liberación de
vesículas cargadas de un neurotransmisor llamado Acetilcolina (ACh) hacia la
54
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
hendidura sináptica, Figura 3.13. Por su parte las fibras musculares tienen en su
membrana celular receptores nicotínicos, que son canales iónicos sensibles a la
ACh. Cuando ella se une a estos canales, los mismos permiten el paso de iones
Na+ y Ca++ hacia el sarcoplasma, lo que despolariza la fibra muscular e inicia su
contracción.
La acetilcolina presente en el espacio sináptico continúa excitando a las fibras
musculares por lo que existen 2 mecanismos encargados de eliminarla y así evitar
una contracción excesiva. El 1º es la disipación de la misma ya que a menos que
vuelva a llegar el impulso nervioso, las terminales presinápticas no vuelven a
liberarla. El 2º consiste en su eliminación gracias a una enzima llamada
acetilcolinesterasa, presente en el tejido conjuntivo que recubre toda la hendidura
sináptica. Esta enzima cataliza el desdoblamiento de la ACh en ion acetato y
colina, siendo ésta última recaptada por transportadores activos específicos de la
membrana celular de las terminales presinápticas.
Figura 3.13
3.7.
Síntesis y degradación de acetil colina
El proceso de síntesis del neurotransmisor acetilcolina se realiza a partir de acetil
CoA y colina por acción de la enzima colina-O-acetiltransferasa que se expresa en
fibras nerviosas colinérgicas. Una vez volcada al espacio sináptico, el acetil colina
se puede unir a su receptor del cual existen en humanos múltiples variantes o bien
puede hidrolizarse a colina y acetato por la enzima acetilcolinesterasa que se halla
en las sinapsis.
55
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
Figura 3.14
3.8.
Función autónoma.
El sistema nervioso autónomo es el regulador primario de la homeostasis del
organismo, se divide en simpático (SNS) y parasimpático (SNP), ambos con
distintas representaciones a nivel del sistema nervioso central y periférico. Los
centros nerviosos autónomos del encéfalo presentan estructuras nerviosas
simpáticas y parasimpáticas mientras que en el tronco encefálico predomina el
SNP. En la médula las porciones toracolumbares corresponden al SNS y la
porción sacra es parasimpática.
Además, existe una cadena de ganglios nerviosos dispuesta paralelamente a la
columna vertebral, llamada cadena ganglionar simpática paravertebral. Cada
ganglio de la cadena se comunica con centros medulares y encefálicos simpáticos,
entre sí y con estructuras nerviosas periféricas denominadas plexos nerviosos
autónomos. Los plexos nerviosos autónomos son conglomeraciones periféricas de
ganglios y fibras nerviosas simpáticas y/o parasimpáticas que representan la
última estación neuronal antes de la inervación visceral. Por eso en el SNA se
diferencian las neuronas preganglionares (centrales) de las posganglionares
(periféricas). Una diferencia importante es que el sistema nervioso simpático tiene
sus neuronas posganglionares en la lejanía de los órganos inervados, ya sea en los
ganglios paravertebrales u en otros específicos de cada región. En cambio, el SNP
tiene siempre sus neuronas posganglionares dispuestas directamente en el órgano
a inervar.
Los 2 plexos nerviosos autónomos más grandes están distribuidos por todo el tubo
digestivo, son el plexo submucoso de Meissner y el plexo mientérico de
Auerbach. En conjunto presentan más de 100 millones de neuronas con funciones
y respuestas bastante particulares, por lo que muchos investigadores lo consideran
una porción diferenciada del sistema nervioso autónomo llamada sistema nervioso
entérico.
56
FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
La tabla siguiente marca las principales diferencias entre el SNS y SNP
SNS
SNP
Función.
Ubicación.
Homeostasis.
Diencéfalo,
médula
toracolumbar.
Homeostasis.
Diencéfalo, tronco encefálico y médula sacra.
Sinapsis
preganglionar.
ACh.
ACh.
Sinapsis
posganglionar.
Noradrenalina.
ACh.
Neurona
posganglionar.
Periferia,
cadena
paravertebral o plexos
regionales.
Periferia, en plexos dispuestos íntimamente cerca
del órgano efector.
Receptores
de
órganos efectores.
Adrenérgicos (α y β).).
Muscarínicos (M1-M5)
En el funcionamiento del SNA existen 2 tipos de sinapsis, una preganglionar y
otra posganglionar. Las sinapsis preganglionares se originan entre axones de
neuronas centrales (simpáticas o parasimpáticas) y el soma de neuronas
periféricas, su neurotransmisor es siempre acetilcolina. Las sinapsis
posganglionares comunican neuronas periféricas con su órgano efector, cuando la
neurona es parasimpática el neurotransmisor sigue siendo ACH mientras que si es
simpática la sinapsis es de tipo adrenérgica. Las sinapsis adrenérgicas del SNS
están mediadas por noradrenalina. Los órganos efectores de fibras parasimpáticas
tienen receptores para la ACh de tipo muscarínicos y los efectores de fibras
simpática tienen receptores para NA de tipo adrenérgicos. Todos ellos están
asociados a distintos tipos del sistema de segundos mensajeros de la Proteína G.
Prácticamente todos los tejidos del organismo son inervados por el SNA, se
destacan como sus principales efectores las glándulas de todo tipo, músculo liso,
estriado y cardíaco, tubo digestivo, vasos sanguíneos, corazón, sistema urinario y
vías respiratorias.
3.9.
Bibliografía.
Hall, J. E. (2020). Guyton Textbook of Medical Physiology (14.ª ed.). Elsevier.
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FISIOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO
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Damien, J., Colloca, L., Bellei-Rodriguez, C. É., & Marchand, S. (2018). Pain
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58
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
4.
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
Nicolás Mendez
El sistema nervioso cumple un rol importante en el cuerpo humano y para llevar a
cabo la gran cantidad de funciones que cumple, y que desarrollaremos en los
demás capítulos del curso, requiere de la utilización de energía provista por el
metabolismo ligado a varios sustratos.
4.1.
Metabolismo energético del sistema nervioso
Las neuronas utilizan 3 componentes principales para su metabolismo energético,
que se detallan a continuación:
4.1.1 Glucosa
Es el monosacárido más importante por la cantidad de procesos metabólicos en
que participa, también se la conoce como dextrosa. Vemos su estructura química
más habitual en la Figura 4.1. Puede hallarla en la bibliografía de diversas formas.
A lo largo del curso utilizaremos estas estructuras conocidas como estructuras de
Haworth. La glucosa puede presentarse en dos formas interconvertibles y que se
diferencian en la posición del grupo oxhidrilo del primer carbono, que
corresponde al vértice derecho de la estructura mostrada. Si el oxhidrilo está
ubicado hacia arriba se denomina beta-glucosa y si está hacia abajo alfa-glucosa.
Pueden aparecer en la estructura otros símbolos como por ejemplo alfa-D-(+)glucosa o alfa-D-(+)-glucopiranosa, que hacen referencia al mismo compuesto. A
lo largo de este curso utilizaremos el nombre glucosa y solo recurriremos a mayor
complejidad, si el tema lo amerita
Figura 4.1
4.1.2 Lactato
Es el producto final proveniente de la glucólisis anaerobia. Es un compuesto
químico de 3 carbonos con características ácidas y alta solubilidad en agua.
59
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
Cuando hagamos referencia al lactato o ácido láctico estaremos hablando del
mismo compuesto. El ácido láctico es la forma no disociada, mientras que el
lactato es su forma disociada o iónica. La Figura 4.3 muestra su fórmula
estructural de ambas formas y su reacción de disociación.
Figura 4.2
4.1.3 Cuerpos cetónicos
Son compuestos formados en el hígado utilizando como sustrato el compuesto
acetil-CoA para luego ser utilizado por otros órganos y tejidos.
La Figura 4.3, muestra la estructura química de los tres cuerpos cetónicos
generados: hidroxibutirato, acetoacetato y acetona
Figura 4.3
4.1.4 Metabolismo de la glucosa y lactato
En la mayoría de los tejidos, la glucosa es almacenada en forma de glucógeno y su
función varía dependiendo de su localización en el cuerpo. A bajos niveles de
60
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
glucemia, el glucógeno almacenado en el hígado es metabolizado a glucosa y
posteriormente liberado a la circulación sistémica, por lo tanto, tiene un
importante rol en controlar glucemia. En los músculos, el glucógeno almacenado
en los mismos, provee glucosa para ser utilizada en la glucólisis en respuesta a
una mayor demanda energética, por ejemplo en el ejercicio. El glucógeno
almacenado en el músculo es prácticamente utilizado por el propio tejido ya que
no expresa todas las enzimas y transportadores necesarios para permitir la
desfosforilación y salida de glucosa por los transportadores, hacia el medio
extracelular. Estas proteínas sí son expresadas en el hígado, por lo tanto el hígado
sí aporta glucosa a la sangre, especialmente durante el ayuno. La presencia de
glucógeno en el cerebro, la cual es más baja que en los músculos y el hígado,
indica que posee un rol esencial en la actividad neuronal.
En el cerebro, el glucógeno está localizado en los astrocitos, pero también se ha
encontrado en neuronas embrionarias.
El metabolismo de la glucosa tiene importantes implicancias para el
funcionamiento del cerebro, en especial entre los astrocitos y las neuronas.
Durante los períodos de intensa actividad del sistema nervioso, cuando la
demanda de energía es demasiada, el glucógeno de los astrocitos se convierte en
lactato, mediante la glucogenólisis y posteriormente la glucolisis anaeróbia. Parte
del lactato se transporta a las neuronas mediante transportadores MTC, y
posteriormente es metabolizado en el ciclo de Krebs, en las mitocondrias de estas
células. El glucógeno de los astrocitos funciona como una especie de protección
contra la hipoglucemia, asegurando la permanencia de la función neuronal. Si bien
las neuronas y los astrocitos difieren en el perfil metabólico, interactúan para
formar una cooperación metabólica común.
Se pensaba que debido a la gran demanda energética de las neuronas, su principal
vía metabólica era mediante el metabolismo oxidativo de la glucosa, utilizando a
la glucosa como sustrato. En cambio, se ha demostrado que las neuronas pueden
utilizar muy eficientemente el lactato, en más, posee una mayor preferencia hacia
este sustrato en comparación con la glucosa.
La Figura 4.4 muestra el metabolismo energético de las neuronas respecto de la
glucosa y su relación con la utilización de energía por los transportadores y
neurotransmisores.
61
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
Figura 4.4
El neurotransmisor glutamato es captado por un sistema de cotransporte con sodio
por los astrocitos, los que necesitan mantener en marcha el bombeo activo de
sodio hacia el exterior a expensas de energía aportada por el ATP. Por otra parte el
glutamato es transformado a glutamina y reenviado a la neurona, y en la reacción
catalizada por la glutamina sintetasa se requiere también ATP. Este nucleótido
puede salir tanto de la glucosa captada por transportadores Glut1 como del
glucógeno, pero fundamentalmente es transformada a lactato generando ATP por
glucólisis anaerobia con la producción de lactato, el que pasa a la neurona
produciendo energía por oxidación a piruvato, acetil-CoA y CO2 en ciclo de
Krebs.
La presencia de glucógeno en cerebro parece no ser de vital importancia. La
glucemia normal tiene un valor de aproximadamente 5 mmol/l. Cuando este valor
desciende ligeramente se libera glucagón que activa la glucogenolisis hepática
volcando glucosa a la sangre y manteniendo la glucemia en el valor mencionado o
ligeramente menor. Los transportadores Glut3 presentes en las neuronas tienen un
KM aproximado a 1 mmol/L, por lo que el aporte de glucosa estaría garantizado
por parte del glucógeno hepático.
62
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
En las neuronas la enzima 6-fosfofructosa-2-kinasa que genera fructosa-2,6bisfosfato a partir de fructosa-6-fosfato, la cual es una enzima que cumple un rol
muy importante para el correcto funcionamiento de la glucólisis, está casi ausente
en las neuronas, pero hay una gran presencia de estas en los astrocitos. Debido a
esto las neuronas tienen una menor efectividad en la glucólisis, dado que el
producto de la enzima, la fructosa-2,6-bifosfato, se forma en baja cantidad, y
como consecuencia no se logra una adecuada activación de la enzima
fosfofructokinasa. A diferencia de lo que ocurre en las neuronas, en células de la
neuroglia, está enzima se halla en gran cantidad y por ende la glucólisis puede
funcionar adecuadamente..
En la Figura 4.5 se muestra la vinculación entre la glucólsis de los astrocitos y el
aprovechamiento de lactato por las neuronas. En las neuronas la baja actividad de
6-fosfofructosa-2 kinasa (resaltado en rojo) determina bajos niveles de fructosa2,6-bisfosfato y por ende baja actividad de la fosfofructokinasa (en rojo). De esta
manera es poca la metabolización de glucosa por la neurona por vía glucolítca.
Contrariamente en el astrocito que expresa 6-fosfofructosa-2-kinasa, los niveles
de fructosa-2,6-bisfosfto son importantes y la enzima fosfofructokinasa está activa
(resaltada en verde). Así, se forma lactato que puede pasar a la neurona y ser
utilizado como fuente de energía.
Figura 4.5. Metabolismo de la glucosa en astrocitos y neuronas. Las enzimas en rojo
indican baja actividad y las verdes, alta actividad. La linea gruesa amarilla está indicando el
camino de la glucosa para metabolizarse y producir energía en cerebro.
Se ha visto que una excesiva activación de la glucólisis en las neuronas, puede
llevar a un estrés oxidativo, debido al aumento de producción de radicales libres
como el radical hidroxilo (HO), peróxido de hidrógeno (H2O2) y anión superóxido
(O2-), ocasionando múltiples daños en diferentes estructuras en la célula,
principalmente en las membranas plasmáticas que puede llevar a una posterior
apoptosis. Por lo tanto, las neuronas no pueden realizar este proceso de manera
exagerada y durante una gran cantidad de tiempo. En cambio, los astrocitos
63
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
poseen una gran actividad glucolítica, pero tienen menor capacidad oxidativa, por
lo tanto, liberan lactato al espacio extracelular por los transportadores MCT1 que
posteriormente es captado por las neuronas por transportadores de la misma
familia: MCT2 y MCT4. Los cotransportadores de ácidos monocarboxílicos
acoplados a protones (MCT) se expresan en humanos hallándose 4 isoformas:
MCT1, MCT2, MCT3 y MCT4. Los transpotadores MCT1 se hallan en endotelios
de vasos del cerebro. Los MCT2 en neuronas y los MCT4 en células de la glia y
neuronas. Estos transportadores son capaces de transportar diversos ácidos
monocarboxílicos, entre ellos al lactato, por lo que jugarían un rol importante en
el transporte de lactato desde las células de la glia a las neuronas y desde la sangre
a las neuronas.
El lactato también puede provenir de la circulación sistémica y ser captado por las
terminaciones de los astrocitos que rodean a los capilares, estos toman el lactato
mediante transportadores MCT1 . Ante momentos de intenso ejercicio, el lactato
en sangre aumenta y a su vez el gradiente entre este y el cerebro, además de la
disminución del pH, favorece aún más el pasaje de lactato hacia el sistema
nervioso.
El lactato de la sangre atravesaría los endotelios de los vasos gracias a la presencia
de transportadores MCT1 y MCT2 y luego ingresaría a neuronas por
transportadores MCT2 o MCT4 y a la glía por MCT4.
Figura 4.6. Las enzimas en rojo indican poca o nula actividad. Las enzimas en verde
indican alta actividad. La línea gruesa amarilla indica el camino molecular que permitiría
utilizar energía a las neuronas a partir del glucógeno muscular durante ejercicio anaeróbico
64
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
Se ha asociado al ejercicio con el aumento de los transportadores de lactato en las
terminaciones de los astrocitos y en el transporte de los mismos, desde los
músculos hacia el cerebro.
Las terminaciones de los astrocitos que rodean totalmente los capilares poseen los
transportadores GLUT-1 por donde ingresa la glucosa mediante difusión pasiva.
Estas células no son las únicas del sistema nervioso que tienen los transportadores
GLUT, como por ejemplo se pueden encontrar en los oligodendrocitos también
GLUT-1, en las células de la microglía se halla GLUT-5 y en las neuronas GLUT3.
El glucógeno no se distribuye uniformemente por todo el cerebro. Los exámenes
microscópicos muestran que las concentraciones de glucógeno son más altas en
las regiones con la densidad sináptica más alta, lo que sugiere su papel en la
transmisión sináptica, con concentraciones en la materia gris aproximadamente
dos veces mayores que en la materia blanca. Se pueden encontrar niveles elevados
de glucógeno en el bulbo raquídeo, la protuberancia, el cerebelo, el hipocampo, el
hipotálamo, el tálamo, la corteza y el cuerpo estriado.
4.1.5 Metabolismo de los cuerpos cetónicos
Los cuerpos cetónicos son una vía alternativa de fuente de combustible para el
sistema nervioso, generalmente dado en episodios de ayuno prolongado debido a
la disminución de la glucemia porque, como habíamos hablado anteriormente, es
un sustrato fundamental para este sistema.
La cetogénesis o formación de cuerpos cetónicos comienza, como se
mencionó anteriormente, en las mitocondrias de los hepatocitos a partir de
acetil-CoA. Este mismo comprende varias partes, Figura 4.7:
Primero dos moléculas de acetil-CoA se unen para formar acetoacetil-CoA siendo
catalizadas por una enzima denominada acetilCoA acetil transferasa. Este va a
reaccionar junto con otro acetil-CoA, mediante la 3-OH-3-metilglutaril-CoA
sintasa más conocida como HMGCoA sintetasa, formando 3-hidroxi3,metilglutaril-CoA.
El 3-OH-3-metilglutaril-CoA, por medio de la 3-OH-3-metilglutaril-CoA liasa
(HMGCoA liasa), se va a separar en acetoacetato y acetil-CoA. El acetoacetato va
a ser reducido por 3-hidroxibutirato deshidrogenasa que va a estar ligada a NAD
para luego formar el 3-hidroxibutirato y posteriormente mediante
descarboxilación se forma acetona, por la enzima acetoacetato descarboxilasa.
65
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
Figura 4.7
De allí, los cuerpos cetónicos van a pasar desde su lugar de origen hacia la
circulación general, donde van a ser captados por los tejidos periféricos.
Normalmente, el cerebro no necesita utilizar cuerpos cetónicos. Si nos
encontramos ante un ayuno prolongado, el sistema nervioso va a pasar por una
adaptación en la que se estimula la producción de enzimas capaces de oxidar los
cuerpos cetónicos. Otros órganos como: el músculo esquelético, el corazón y otros
tejidos pueden metabolizarlos para obtener energía. El 3-OH-butirato va a ser
oxidado a acetoacetato a través de la 3-OH-butirato deshidrogenasa.
Los tejidos capaces de activar el acetoacetato y utilizarlo son los que van a poseer
enzimas capaces. El traspaso de CoA desde succinil-CoA a través de la succinilCoA-3-cetoácido-CoA-transferasa va a ser de mucha importancia para sistema
nervioso. La expresión de la enzima mencionada es alta en neuronas y baja en
células de la neuroglia, apoyando la hipótesis de un buen aprovechamiento de los
cuerpos cetónicos durante el ayuno. El músculo esquelético también puede
aprovechar los cuerpos cetónicos
66
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
Figura 4.8
Para llegar a su oxidación final, el acetoacetil-CoA va a ser separado en dos acetilCoA por medio de la tiolasa o acetilCoA acetiltransferasa, Figura 4.8.
En etapas postprandiales el cerebro no posee alta expresión de la enzima succinilCoA-3-cetoácido-CoA-transferasa. Cuando la cetonemia es muy alta se va a
producir la síntesis de la enzima en el sistema nervioso central.
4.2.
Micronutrientes y el sistema nervioso
El sistema nervioso para su normal funcionamiento y desarrollo requiere además
de los nutrientes tratados anteriormente, de otros componentes los cuales son los
micronutrientes. Los micronutrientes son sustancias elementales para el
mantenimiento de la homeostasis del organismo, que se requieren en pequeñas
cantidades por el mismo para cumplir funciones metabólicas y fisiológicas. Se ha
investigado, que cumplen un rol muy importante en este sistema y que la
deficiencia de estos puede ocasionar mal funcionamiento y dar lugar a múltiples
patologías neurológicas.
67
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
A continuación desarrollaremos algunos de los principales micronutrientes
involucrados en el correcto funcionamiento del Sistema Nervioso.
4.2.1 Iodo
El iodo es un elemento esencial, necesario para la síntesis de las hormonas
tiroideas, las cuales son esenciales para el desarrollo del sistema nervioso,
incluyendo neurogénesis, migración neuronal, crecimiento de axones y dendritas,
sinaptogénesis y mielinización. Las mujeres embarazadas con severos problemas
de deficiencia pueden disminuir la producción de hormonas tiroideas, llegando a
dar cretinismo en los infantes. El cretinismo es un trastorno caracterizado por
retraso mental, deformaciones faciales, y retraso del crecimiento, esta patología no
puede ser revertida después del nacimiento, pero puede ser prevenida con una
corrección de la deficiencia de iodo antes de la concepción.
Aun con ausencia de cretinismo, hay evidencia que sugiere que una deficiencia
crónica de iodo afecta negativamente a la inteligencia. Estudios demostraron que
hay una diferencia de 13.5 puntos de IQ entre individuos con bajos niveles de
iodo y aquellos con niveles normales.
La incorporación de iodo es necesaria para un desarrollo normal del sistema
nervioso, la prevención de las deficiencias de este mismo, especialmente en
mujeres embarazadas, es importante para promover un desarrollo saludable de
este sistema en los niños.
Existen zonas donde la provisión de iodo en alimentos y agua es muy baja
conociéndose como zonas de bocio endémico. La glándula tiroides se hipertrofia
debido al elevado valor de la hormona TSH hipofisaria, que se ve estimulada por
el aumento de la hormona estimulante hipotalámica, TRH. Esta última está
aumentada debido a que por la falta de iodo no se pueden sintetizar correctamente
la hormonas tiroideas: T3 y T4 que suprimen la liberación de TRH, por acción
sobre receptores en el hipotálamo. La deficiencia de iodo se puede revertir por
adición de iodo a alimentos. Un recurso es el enriquecimiento con iodo de la sal
de mesa, que en la Argentina está instituido por ley.
Las hormonas tiroideas maternas, preferentemente T4 es captada en placenta por
transportadores específicos y desiodinada para formar T3 y T3 reversa (T3r)
menos activa, por la enzimas 5'-desyodasa y 5-desyodasa respectivamente. La T3
en el feto ingresará a las células uniéndose al receptor intracelular y luego de la
heterodimerización con el receptor de retinoide actuará sobre los elementos de
respuesta a hormonas tiroideas (TRE). La falta de hormonas tiroideas está
68
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
asociada a desarrollo deficiente del sistema nervioso y sus funciones. La falta de
iodo en la madre repercutirá en la función tiroidea de ésta y por ende en el feto.
4.3.
Zinc
Es Zinc es el micronutriente intracelular más abundante en el organismo y
cumple diversas funciones, entre las más conocidas encontramos:
-Actúa como cofactor de más de 200 enzimas, entre las que se encuentran la
anhidrasa carbónica, alcohol deshidrogenasa, superóxido desmutasa, colagenasas
y transcriptasas, entre otras. Gracias a su interacción con las transcriptasas
favorece la síntesis de ADN y de proteínas.
-Actúa como estabilizador de membranas celulares, ya que se encuentra unido a
las proteínas que forman parte de las mismas.
-Regula la apoptosis, ya que su déficit genera activación de la vía intrínseca de la
apoptosis y la síntesis de radicales libres.
-Favorece la división y diferenciación celular, gracias a su interacción con
hormonas, receptores y el propio ADN.
-Fortalece la respuesta inmune.
-Está involucrado en la captación de sensaciones gustativas.
El zinc es obtenido por el ser humano a través de la dieta. Se encuentra en mayor
concentración en los productos de origen animal como todo tipo de carnes
(incluidos pescados y mariscos), lácteos y huevos. También los podemos adquirir
a través de la ingesta de frutos secos, cereales y harinas integrales.
Una vez que el zinc es ingerido con los alimentos, el mismo se absorbe en
intestino delgado, principalmente en yeyuno, gracias a un mecanismo activo
saturable. Una vez dentro del enterocito puede ser utilizado por la misma célula,
depositarse allí unido a metaloproteínas o ser vertido hacia el plasma. En la sangre
se une a distintas proteínas que van a favorecer su transporte, principalmente la
albúmina, la a2 micoglobulina y la Inmunoglublina G.
El zinc no tiene un tejido específico de depósito, si no que se distribuye por todo
el organismo, aunque se encuentra en mayor concentración en hígado, hueso, piel,
riñón y músculo.
4.3.1 El zinc en el Sistema Nervioso
Dentro del sistema nervioso podemos encontrar al zinc en dos formas: la forma
inactiva que se encuentra unida a proteínas por lo cual no tiene capacidad de
realizar sus funciones y que representa el 80% de la concentración de zinc en este
sistema; y la forma activa, representando el 20% restante, que se halla en el
espacio interneuronal o dentro de vesículas en las neuronas glutamatérgicas.
Estas neuronas utilizan glutamato como principal neurotransmisor, por eso su
nombre. Se encuentran principalmente en la corteza cerebral (representan los 2/3
69
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
del total de neuronas que están allí), aunque también las podemos encontrar en
hipocampo, bulbo olfatorio y en la amígdala. Sus principales funciones son
potenciar la memoria a largo plazo y favorecer el aprendizaje y los procesos
cognitivos.
En estas neuronas, las vesículas que contienen zinc y glutamato son ensambladas
en el aparato de Golgi y luego se depositan en el axón la neurona pre sináptica,
donde con la llegada del potencial de acción se liberan al espacio interneuronal
para interaccionar con los receptores de la membrana post sináptica, para así
favorecer la prolongación del estímulo. Existen tres tipos de receptores que
capaces de interactuar con el zinc y el glutamato en el espacio interneuronal:
NMDA (N-metil-D-aspartato), AMPA (alfa-amino-3-hidroxi-5-metil-4- isoxazole
propionato) y kainato. El NMDA es el que más participación tiene porque posee
gran cantidad de sitios de unión para el zinc.
Este micronutriente no solo modula la liberación del glutamato, si no que también
impide la liberación del ácido gama amino butírico (GABA) principal
neurotransmisor inhibidor del Sistema Nervioso. Por lo tanto, queda demostrada
la importancia del zinc en la sinapsis glutamatérgica y modulación de la
excitabilidad neuronal, por lo que podemos concluir que dentro de la fisiología del
Sistema Nervioso el zinc tiene un rol activo en el desarrollo normal de los
procesos cognitivos.
Sin embargo, todas estas funciones pueden verse alteradas ante situaciones en las
que haya déficit de zinc. Diversos estudios han descripto los efectos que tiene la
misma a lo largo del crecimiento y desarrollo de los individuos. Por ejemplo,
algunos estudios demostraron que el déficit de zinc durante el embarazo, puede
generar en el feto malformaciones a nivel del cerebro, médula espinal, bulbo
olfatorio y ojo. También en la etapa posnatal temprana, se ha descripto que esta
deficiencia nutricional puede generar una alteración en la diferenciación de las
neuronas de Purkinje, en cesta y estrelladas que se encuentran en el cerebelo. En
niños y adolescentes, se ha asociado a la deficiencia de zinc con retraso
cognitivo.
Por último, se ha visto que el zinc aumenta la síntesis del glutatión, principal
agente antioxidante del cerebro. La deficiencia de este aminoácido predispone a
enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson y el Alzheimer, y también a
la esquizofrenia y a la isquemia cerebral, por lo que el déficit de zinc también se
asocia al posible desarrollo de estas patologías, ya que la carencia del mismo
disminuiría las concentraciones de glutatión en el cerebro.
4.4.
Hierro
El hierro es un micronutriente que si bien se encuentra en pequeñas cantidades en
nuestro organismo, cumple funciones elementales en el mismo. En primer lugar,
70
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
forma parte del grupo hemo de la hemoglobina, proteína encargada del transporte
de oxígeno en los seres humanos. También participa en la fosforilación oxidativa,
en el metabolismo de los neurotransmisores y como cofactor de distintas enzimas.
El Hierro se obtiene a partir de los alimentos, principalmente de los de origen
animal como las carnes, lácteos y huevos, aunque también lo podemos hallar en
menor concentración en los vegetales de hojas verdes y las legumbres. En los
alimentos se encuentra en dos formas: la forma inorgánica o férrica y la orgánica o
ferrosa. Esta última está presente en las carnes.
Para ser absorbida en el duodeno, la forma férrica debe ser reducida a ferrosa en el
estómago. Una vez dentro del enterocito se transforma a férrica nuevamente y se
vierte a la sangre. Allí se va a distribuir por todo el organismo unido a su proteína
transportadora, la transferrina.
El hierro también es utilizado por el cerebro para cumplir con distintas funciones.
El mismo lo obtiene a través de los receptores de transferrina que se encuentran en
la vasculatura cerebral. Estos receptores se encuentran distribuidos de manera
heterogénea en todo el cerebro, aunque algunos estudios han demostrado que hay
mayor cantidad de los mismos en globo pálido, núcleo caudal, putamen y
sustancia negra. Las células en las que predominan las concentraciones de hierro
dentro del Sistema Nervioso son los oligodendrocitos, encargados de la
mielinización.
4.4.1 Déficit de Hierro
Es la deficiencia nutricional más prevalente mundialmente. Aquellos individuos
más predispuestos a padecerla son los niños ya que los requerimientos de hierro
están aumentados durante el crecimiento, las mujeres en edad fértil debido a las
pérdidas de este durante la menstruación, y el embarazado dado a que se
aumentan los requerimientos de este nutriente durante la gestación.
La falta de hierro causa anemia y puede reducir la capacidad mental y física.
Durante la gestación se relaciona con el nacimiento de bebés con bajo peso, partos
prematuros, y aumento de la mortalidad materna y fetal. Algunos estudios
describieron que en los niños anémicos, el déficit de hierro reduce la capacidad de
aprendizaje, así como también el desarrollo de habilidades motoras y de las
capacidades de memoria espacial, visual y auditiva. En los adultos se comprobó
que disminuye la capacidad de trabajo.
4.4.2 Vitaminas
Las vitaminas son un conjunto de compuestos que no pueden ser sintetizados por
los humanos y por ende deben obtenerla de los alimentos o bien ser
suplementadas a través de comprimidos o alimentos suplementados.
Las vitaminas constituyen un conjunto de compuestos que se pueden dividir por
su solubilidad en agua en:
71
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
1- Vitaminas liposolubles, dentro del grupo que hallamos las vitaminas A, D, E y
K.
2- Vitaminas hidrosolubles, dentro de las que hallamos la vitamina C y las
vitaminas del complejo B: tiamina (B1), riboflavina (B2), niacina (B3), ácido
pantoténico (B5), piridoxamina (B6), biotina (B7), folato (B9) y cianocobalamina
(B12).
El complejo B es un conjunto heterogéneo de estructuras que se asocian bajo un
"complejo" debido a que todas participan luego de algún proceso metabólico
como coenzimas en pasos del metabolismo humano o bien como parte de
metabolitos involucrados en el metabolismo humano. Estas vitaminas son
sintetizadas por vegetales, donde cumplen la misma función que en el ser humano,
con la excepción de la B12 que es sintetizada por bacterias. Por supuesto que las
vitaminas sintetizadas por bacterias y plantas pueden pasar a formar parte de otros
organismos vivos, parte de la cadena alimentaria humana y así pasar a nuestro
organismo a través de carnes, huevos, leche, etc.
La carencia de mecanismos de síntesis en humanos, evolutivamente parecería una
desventaja sin embargo se explica por la facilidad de hallarlas en la cadena
alimenticia y la desvinculación de complejos mecanismos de síntesis que
involucran un elevado número de genes, enzimas y requerimientos energéticos.
Las vitaminas del complejo B, son importantes para el desarrollo y
funcionamiento del sistema nervioso mediante varios mecanismos. Cumplen un
rol en el metabolismo de carbohidratos, posibilitando la provisión de energía al
cerebro, en la estructura de las membranas y su función, en la formación de
sinapsis y su funcionamiento. Existen innumerables estudios sobre vitaminas y
función neurológica. A modo de ejemplo, algunos estudios demuestran que en
niños (aproximadamente entre 5-7 años) con bajos niveles de tiamina (B1) poseen
déficit de lenguaje.
El consumo de vitamina piridoxina (B6) y niacina (B3) favorece al desarrollo
neurológico durante el embarazo, también lo hacen el consumo de riboflavina
(B2), B3 y B6 materna durante la lactancia y el consumo infantil de cobalamina
(B12) y ácido fólico (B9).
La tabla siguiente muestra el nombre de las vitaminas del complejo B, su
abreviatura, coenzima a la que da lugar, reacciones y familia de enzimas que la
requieren
vitamina
abreviatura
coenzima
Tiamina
B1
Pirofosfato
tiamina
riboflavina
B2
FAD/FADH2
72
reacción
de descarboxilación
oxidorreducción
enzimas
descarboxilasas
deshidrogenasas
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
ácido nicotínico- B3
niacina
NADP+/NADPH
oxidorreducción
deshidrogenasas y
reductasas
ácido nicotínico - B3
niacina
NAD+/NADH
oxidorreducción
deshidrogenasas
ácido pantoténico
B5
Coenzima A
transferencia
aldehídos
Piridoxamina
B6
Piridoxal fosfato
transaminacióndescarboxilación
transaminasasdescarboxilasas
Biotina
B7
Biotina
carboxilación
carboxilasas
Folato
B9
transferencias de Metilacion
carbonos
Cobalamina
B12
transferencias de Metilación
carbonos
de deshidrogenasastioquinasascarboxilasas
Las deficiencias vitamínicas se asocian a "dietas occidentales" abundantes en
carne roja, manteca, productos con alto contenido graso y carbohidratos refinados.
Contrariamente la "dieta mediterránea" rica en frutas, vegetales, legumbres,
carbohidratos complejos, con baja ingesta de carnes rojas, asegura mejor aporte de
vitaminas.
Rol de las vitaminas del complejo B en el metabolismo humano
Veremos brevemente la importancia de las vitaminas en el metabolismo humano,
haciendo hincapié en las principales rutas metabólicas de las neuronas o células
relacionadas a la formación de mielina. Con el entendimiento y razonamiento de
las mismas, podrá hacerse extensivo a cualquier otra vía metabólica.
Analizaremos su utilización en diferentes y clásicas rutas metabólicas. A través de
un esquema revisemos las principales vías y su vinculación. En Figura 4.9 se
muestran resaltadas en color gris las vías más importantes en neuronas y glia:
glucólisis, descarboxilación oxidativa del pirutavo, cetolisis, cadena respiratoria y
fosforilación oxidativa, que son vías metabólicas encargadas de la producción de
ATP. La síntesis de ácidos grasos, síntesis de fosfolípidos, glucogenolisis y
glucogenogénesis son rutas importantes en células de la glia como los
oligodendrocitos y células de Schawnn.
73
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
Figura 4.9
A continuación veremos cada una de ellas y el rol de cada vitamina en sus
correspondientes reacciones.
Glucólisis
La glucólisis es el proceso de transformación de glucosas en dos moléculas de
piruvato. Esta vía solo depende de la vitamina B3 o niacina para la síntesis de
NAD/NADH, utilizado en la reacción catalizada por la enzima gliceraldehído-3fosfato deshidrogenasa. La Figura 4.10 muestra la vía glucolítica y el sitio en que
influye la disponibilidad de vitamina B3. No se requiere otra vitamina para su
correcto funcionamiento.
74
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
Figura 4.10. Se indica con un recuadro la vitamina necesaria para la provisión de
coenzimas.
75
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
Descarboxilación oxidativa del piruvato
La descarboxilación oxidativa del piruvato es un complejo mecanismo llevado
adelante en la mitocondria que transforman el piruvato habitualmente proveniente
de la glucólisis, en acetil CoA, por la acción de numerosas enzimas que requieren
vitamina B1, B2, B3 y B5, como se puede ver en la Figura 4.11
Figura 4.11. Se indica con un recuadro la vitamina necesaria para la provisión de
coenzimas.
Ciclo de Krebs
El ciclo de Krebs es una vía metabólica mitocondrial que transforma el acetil CoA
en dióxido de carbono y subproductos útiles como GTP, NADH y FADH. Esta vía
depende del aporte de vitamina B2 o riboflavina en aquellas enzimas que usan
FAD: alfacetoglutarato deshidrogenasa y succinato deshidrogenasa. También
depende del suministro de B3 o niacina, en las reacciones que utilizan NAD:
isocitrato deshidrogenasa, alfacetoglutarato deshidrogenasa y malato
deshidrogenasa. El requerimiento de B1 o tiamina es importante en la reacción
catalizada por la enzima alfa-cetoglutarato deshidrogenasa y vitamina B5 o ácido
pantoténico en las reacciones en que participan el acetil CoA y el succinil CoA,
Figura 4.12. Además se muestra el origen del acetil CoA, que como hemos visto
76
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
anteriormente, puede ser a partir del piruvato originado en la glucólisis o bien a
través del lactato originado a partir del glucógeno en los oligodendrocitos. La
transformación de lactato a piruvato requiere B3 para la síntesis de NADH
utilizado por la enzima lactato deshidrogensa. El requerimiento de la piruvato
deshidrogensa que forma acetil CoA a partir de piruvato ya fue tratado en el
apartado anterior pero se incluyó en este esquema
Figura 4.12. Se indica con un recuadro la vitamina necesaria para la provisión de
coenzimas.
Cetolisis
Como se ha planteado, si bien para las neuronas es importante, especialmente en
estado de ayuno, los cuerpos cetónicos: acetoacetato y 3-hidroxibutirato se forman
en hígado. Sin embargo estos pueden ser transportados por sangre y pueden ser
77
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
consumidos y transformados en gran parte en células del sistema nervioso. La
cetolisis (Figura 4.13) involucra en primer paso la oxidación 3-hidroxibutirato a
acetoacetato por la enzima hidroxibutirato deshidrogenasa, NAD dependiente que
por lo tanto depende de vitamina B3 o niacina. Luego el acetoacetato recibe la
adición de una coenzima A a partir del succinil CoA por acción de la enzima
acetoacetato CoA transferasa, dependiente de vitamina B5 o ácido pantoténico,
precursor de la CoA. Finalmente el acetoacetil CoA formado en la reacción
anterior, a través de una reacción catalizada por la enzima acetil CoA acetil
transferasa forma dos moléculas de acetil CoA recibiendo el aporte de una
coenzima A y por ende la reacción es dependiente también de vitamina B5.
Figura 4.13. Se indica con un recuadro la vitamina necesaria para la provisión de
coenzimas.
Glucogenogénesis y glucogenolisis
Estas vías metabólicas NO tienen participación de coenzimas que dependan de
vitaminas de manera directa como en las vías ya mencionadas.
78
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
Síntesis de ácidos grasos
La síntesis de ácidos grasos es importante en células de la glía responsables de la
síntesis de mielina. La síntesis de ácidos grasos se realiza por la acción de la
enzima multifuncional ácido graso sintetasa, Figura 4.14. Esta enzima requiere
NADPH como fuente de poder reductor y por ende depende de niacina o B3, por
otra parte el ácido graso se halla unido a una estructura similar a la CoA y por
ende depende de ácido pantoténico o B5. Esta enzima requiere el aporte de
átomos de carbono en forma de malonil CoA que se forma a partir del acetil CoA
por carboxilación en una reacción catalizada por la enzima acetil CoA carboxilasa,
dependiente de biotina o B7. Además, la presencia de CoA en ambos compuestos
de la reacción la hacen dependiente de B5. Finalmente la formación del acetil
CoA por la acción de la enzima citrato liasa es dependiente de CoA y por ende de
B5. Aunque no es parte de la síntesis de los ácidos grasos, la vía de las pentosas
no puede dejarse de lado, ya que aporta gran parte del NADPH requerido por la
ácido graso sintetasa. La formación de NADPH requiere el aporte de B3 o niacina.
Figura 4.14. Se indica con un recuadro la vitamina necesaria para la provisión de
coenzimas.
79
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
Síntesis de Plasmalógenos
Los plasmalógenos son estructuras importantes y abundantes especialmente en las
vainas de mielina. Es innegable la importancia del proceso de mielinización y su
relación con la correcta conducción del impulso nervioso. En la Figura 4.15 se
muestra la síntesis de los plamalógenos más comunes (plasmanilcolina y
plasmaniletanolamina) en humanos y la dependencia vitamínica de sus reacciones.
La reacción catalizada por la enzima glicerol-3-fosfato deshidrogenasa depende
del aporte de vitamina B3 debido a su dependencia de la coenzima NAD. Dos
enzimas del proceso metabólico a su vez dependen de la vitamina B5, por tratarse
de enzimas acil transferasas que utilizan tiolésteres de ácidos grasos con la
coenzima A.
Figura 4.15. Se indica con un recuadro la vitamina necesaria para la provisión de
coenzimas.
Síntesis de esfingolípidos
Los esfingolípidos son importantes en la vaina de mielina. La síntesis de
galactosil ceramida, su derivado sulfatado y de esfingomielinas, dependen del
aporte de vitamina B5, por la necesitad de tiolésteres de la coenzima A con ácidos
grasos en las reacciones de formación de la 3-dehidroesfinganina y
dehidroceramida. Además requieren el aporte de B3 en el proceso de reducción de
la 3-dehidroesfinganina, Figura 4.16.
80
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
Figura 4.16. Se indica con un recuadro la vitamina necesaria para la provisión de
coenzimas.
Síntesis de colesterol
La síntesis de colesterol requiere aporte de vitamina B5 por su requerimiento de
coenzima A y vitamina B3 por el abundante requerimiento de procesos reductivos
que utilizan NADPH. En la Figura 4.17 se muestra la vía resumida, resaltando sus
principales etapas.
81
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
Figura 4.17. Se indica con un recuadro la vitamina
necesaria para la provisión de coenzimas.
Producción de energía
La mayor parte de la producción de energía de las neuronas se debe al
metabolismo aeróbico de la glucosa y los cuerpos cetónicos. Este proceso implica
el correcto funcionamiento de la cadena respiratoria que depende del aporte de las
coenzimas NADH y FADH, haciendo por lo tanto dependiente a las neuronas del
aporte de vitaminas B3 y B2, para la síntesis de las coenzimas mencionadas.
82
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
Síntesis de neurotransmisores
Sintesis de catecolaminas
La síntesis de catecolaminas es uno de los metabolismos más demandantes en lo
que respecta a coenzimas, y por ende de vitaminas del complejo B.
La Figura 4.19 muestra el proceso de síntesis de dopamina, adrenalina y
noradrenalina así como los requerimientos de coenzimas y cofactores.
El proceso comienza con la transformación de fenilalanina en tirosina por acción
de la enzima fenilalanina hidroxilasa. Esta enzima utiliza oxígeno y
tetrahidrobiopterina, que aporta hidrógenos y se transforma en dihidrobiopterina.
Esta última debe ser regenerada a tetrahidrobiopterina y por ende requiere de una
enzima adicional, la dihidrobiopteria reductasa, NADPH dependiente. Estas
reacciones son dependientes de niacina o B3 por el uso de NADPH. La dihidro y
tetrahidrobiotperina en humanos puede sintetizarse por una compleja vía
metabólica a partir de GTP.
En una segunda reacción, la tirosina genera 3,4-dihidroxifenilalanina o DOPA,
catalizada por la enzima tirosina hidroxilasa que depende de tetrahidrobiopterina y
NADPH, con idéntico requerimiento vitamínico que la reacción anterior.
Luego la DOPA es descarboxilada por acción de la enzima DOPA decarboxilasa
para dar dopamina. La enzima requiere piridoxal fosfato, grupo prostético
originado a partir de la piridoxamina o vitamina B6.
En la siguiente reacción la dopamina se transforma en noradrenalina, en una
reacción catalizada por la enzima dopamina hidroxilasa, reacción dependiente de
ácido ascórbico o vitamina C, el que se oxida a ácido dehidroascóbico. Este
último es regenerado a su forma reducida utilizando glutatión con la enzima
glutation-S-transferasa que utiliza glutation reducido.
Por último en un proceso de metilación, la noradrenalina se tranforma en
adrenalina. Esta reacción es catalizada por la enzima fenil etanolamina N-metil
transferasa que utiliza a la S-adenosil metionina como dador de grupos metilos.
La enzima tiene poca expresión proteica en neuronas, sin embargo sí se halla la
expresión de su RNAm. La regeneración de la S-adenosil metionina requiere de
varios pasos que comienzan con la hidrólisis de la S-adenosilhomocisteína
formada en homocisteína y adenosina por acción de la enzima Sadenosilhomocisteína hidrolasa. La adenosina es transformada a AMP, ADP y ATP
sucesivamente por la acción de la adenosina kinasa, adenilato kinasa y ATP
sintetasa, respectivamente. Por otra parte la homocisteína es transformada en
metionina por acción de la enzima metionina sintetasa en la que participa el 5metil tetrahidrofolato. Este compuesto se transforma en tetrahidrofolato al ceder el
grupo metilo, el que es regenerado a 5-metil tetrahidrofolato por una serie de
reacciones. Esta reacción es dependiente del ácido fólico y de la vitamina B12 la
83
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
enzima tiene alta expresión en las neuronas. La S-adenosil metionina se vuelve a
sintetizar por acción de la enzima S-adenosil metionina sintetasa que cataliza la
reacción entre el ATP y la metionina.
Figura 4.18. Se indica con un recuadro la vitamina necesaria para la provisión de
coenzimas.
Asociado a la síntesis de catecolaminas se halla el requerimiento de vitaminas
B12 y B9. Además de su rol en la formación de catecolaminas, la importancia de
B12 y B9, radica en su rol en consumir la homocisteína, un aminoácido
potencialmente tóxico por su participación en el estrés oxidativo, interrupción de
reacciones de metilación y reacciones de reparación de ADN.
Síntesis de serotonina
La serotonina es un neurotransmisor que se sintetiza a partir del triptófano (Figura
4.20) y requiere la presencia del grupo prostético piridoxal fosfato en la reacción
catalizada por la enzima triptofano descarboxilasa, que por ende es dependiente de
vitamina B6
84
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
Figura 4.19. Se indica con un recuadro la vitamina necesaria
para la provisión de coenzimas.
Síntesis de GABA
El ácido gama-aminobutírico o GABA es sintetizado a partir de glutamato por
descarboxilación en una reacción catalizada por la enzima glutamato
descarboxilasa que utiliza fosfato de piridoxal y por ende es dependiente de la
vitamina B6, Figura 4.20
85
METABOLISMO DEL SISTEMA NERVIOSO
Figura 4.20. Se indica con un recuadro la vitamina necesaria para la provisión de
coenzimas.
4.4.3 Bibliografía
Rich LR, Harris W, Brown AM. The Role of Brain Glycogen in Supporting
Physiological Function. Front Neurosci. 2019; 13: 1176.
B Vitamins and the Brain: Mechanisms, Dose andEfficacy—A Review. Kennedy
DO. Nutrients 2016;8: 6.
Effect of Thyroid Hormones on Neurons and Neurodevelopment
Prezioso G, Giannini C, Chiarelli F. Horm Res Paediatr 2018; 90:73.
86
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
5.
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
Silvina Patricia Vaquero
5.1.
Introducción
El líquido cefalorraquídeo (LCR) es un fluido transparente como cristal de roca, y
baña el encéfalo y la médula espinal. El agua es su componente principal, aunque
no el único, ya que también presenta iones, células, glucosa y proteínas, entre
otros componentes. Es producido en los plexos coroideos de los ventrículos
cerebrales y en el epitelio ependimario que tapiza el conducto del epéndimo.
Circula dentro y alrededor del sistema nervioso central (SNC) brindando nutrición
y protección mecánica a estas estructuras vitales. Tiene a su cargo, también,
mantener el medio interno, encefálico y sistémico, además de intervenir en
funciones neuroendocrinas.
En el antiguo Egipto ya era conocido que el LCR envolvía al cerebro, pero no fue
hasta el siglo XVI cuando se conoció su presencia en los ventrículos cerebrales.
Valsalva, en el siglo XVII, y Cotugno en el siglo XVIII trajeron luz sobre la
continuidad que existe entre sistema ventricular y el subaracnoideo. En la década
de 1820, Magendie pudo explicar la producción y reabsorción de nuestra sustancia
de interés. Fue recién en 1891 cuando un médico alemán, Heinrich Quincke,
realizó la primera punción lumbar para su estudio. Pocos años después, en los
albores del siglo XX, se describió la composición química del LCR y su citología.
Como se puede apreciar en este breve repaso histórico, el LCR es motivo de
estudio desde hace varios siglos y esto obedece a la importancia que presenta este
líquido, que contribuye con el 10 % del volumen intracraneal. Sin embargo, su
volumen varía en las distintas etapas de la vida, siguiendo el crecimiento del SNC.
Así, alcanza los 50-70 ml en lactantes y puede llegar a 200-250 ml en el adulto,
repartido entre el sistema ventricular (25 % del volumen total), el canal espinal
(20-50 %) y el espacio subaracnoideo (25-55 %). Este volumen se modifica por
diversos factores, por ejemplo, puede disminuir con la compresión abdominal o la
hiperventilación.
5.2.
Conceptos de anatomía e histología
Los plexos coroideos son estructuras vasculares que tienen a su cargo la
producción del LCR, siendo una continuación de la meninge más interna, la
piamadre, a nivel ventricular. Si analizamos la histología de estos plexos,
observaremos que están formados por células ependimarias, pero modificadas, ya
que, a diferencia de aquellas, las células ependimarias que recubren los
ventrículos poseen lámina basal y están unidas por zonula occludens, que es un
87
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
tipo de unión intercelular estrecho. Otra diferencia importante, es que las células
ependimarias que forman los plexos coroideos asientan sobre tejido conectivo -y
no nervioso- formando una estructura denominada tela coroidea, que, al plegarse,
constituye los plexos coroideos, con gran cantidad de capilares en el tejido
conectivo subyacente. La función del plexo coroideo es ultrafiltrar el plasma que
circula por esos capilares, por lo que actúa como una membrana dializante, para
formar el LCR, que será enviado a los ventrículos, principalmente los laterales.
Debemos recordar que una membrana dializante o membrana de diálisis es una
membrana que deja pasar solutos de bajo peso molécular, como los iones, la
glucosa y aminoácidos, pero no deja pasar proteínas. El líquido que atraviesa esta
membranas, por ende está libre o con muy baja concentración de proteínas y a este
líquido se lo suele llamar "ultrafiltrado".
El conducto del epéndimo o ependimario es, como su nombre lo indica, un
conducto, un espacio que recorre toda la médula espinal en la parte central de la
comisura gris, dividiéndola en una parte anterior y otra posterior. Nace a nivel del
cuarto ventrículo y termina -a nivel lumbar- en una estructura denominada
ventrículo terminal de Krause. Representa, en la vida adulta, un vestigio de lo que
fue el conducto neural en el desarrollo embrionario. Por su interior circula LCR,
en íntimo contacto con las células ependimarias, que son células de estirpe glial.
Los ventrículos cerebrales son cuatro cavidades, interconectadas, que -en
conjunto- forman el sistema ventricular por el cual circula el LCR. Existen dos
ventrículos laterales, un tercer y un cuarto ventrículo que, como vimos, se
continúa hacia distal con el conducto del epéndimo. Los ventrículos laterales se
localizan en ambos hemisferios, con dirección anteroposterior, están formados por
un asta anterior hacia el lóbulo frontal, un asta posterior hacia el occipital y un
asta lateral hacia el lóbulo temporal. Son los ventrículos más grandes de este
sistema y se comunican con el tercer ventrículo a través del agujero
interventricular de Monro. El tercer ventrículo es una cavidad ligeramente
aplanada, localizada entre los tálamos, por lo que es atravesado por la cisura
intertalámica. Se conecta con el cuarto ventrículo a través del acueducto de Silvio
o silviano. Este cuarto ventrículo se ubica entre el tronco encefálico y el cerebelo.
De él emerge -a través de los agujeros de Luschka y Magendie- el LCR al espacio
subaracnoideo y, a través del óbex cerebral, al conducto del epéndimo.
Las vellosidades o granulaciones aracnoideas son estructuras que actúan como
válvulas unidireccionales gracias a la acción de la presión hidrostática. Están
formadas por la proyección de las células de la aracnoides (meninge media) sobre
los senos vasculares que alberga la duramadre y que desembocan en el torrente
sanguíneo, en los senos venosos. Existen diversas vellosidades, siendo los
corpúsculos de Pacchioni las más grandes.
88
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
5.3.
Producción, circulación y reabsorción
Dos terceras partes del volumen de LCR se producen gracias a la secreción activa
en los plexos coroideos. El tercio restante se genera en la capa de células
ependimarias y en los espacios perivasculares. El líquido es formado con una tasa
de 0.35-0.40 ml/min, lo que equivale a un volumen diario de 500-650 ml. Esta
velocidad de formación hace el volumen total de LCR se reponga cuatro veces por
día, aunque sigue un ritmo circadiano, siendo mayor a la mañana. Disminuyen la
producción de LCR diversos fármacos como son los corticoesteroides y
diuréticos, también las bajas temperaturas, la activación de receptores betaadrenérgicos y la inervación simpática. Otro mecanismo que reduce la secreción
de LCR es el aumento de la presión intracraneal (PIC), secundario a la
disminución del flujo sanguíneo a nivel de los plexos coroideos. En
contraposición, existen situaciones que aumentan su producción, como es el caso
de los papilomas en los plexos coroideos, la alcalosis -sea respiratoria o
metabólica-, entre otros. No obstante, la producción de LCR no suele verse
significativamente alterada en los diferentes procesos patológicos, sino que la
circulación y su reabsorción son los mecanismos más afectados.
Cabe recordar que los plexos coroideos están formados por una rica red vascular,
rodeados por células similares a las epiteliales, pero que no son sostenidas por una
lámina basal. Estas células presentan especializaciones en su membrana prolongaciones- que les permiten utilizar el plasma sanguíneo y el ultrafiltrado.
El proceso de producción de LCR se realiza en tres etapas sucesivas, que son
ultrafiltrado por los capilares y su posterior absorción, transformación del mismo
por las células del epitelio coroideo, y excreción dentro del sistema ventricular. A
nivel ependimario se produce a partir del epitelio intersticial.
El movimiento del LCR es pulsátil, impulsado por la contracción cardíaca, la
inspiración y el movimiento de las cilias de las células ependimarias. Para
favorecer el desplazamiento del líquido, se genera un gradiente cefalo-caudal, que
es menor a nivel lumbar que en los ventrículos. El retorno se produce por
turbulencia.
La presión del LCR está regulada por su absorción a nivel de las vellosidades
aracnoideas, que actúan como válvulas, y posibilitan que el LCR pase al torrente
sanguíneo cuando la presión supera los 1.5 mmHg; y por la respiración,
probablemente debido a una modificación en el diámetro del árbol arterial, que
produce un cambio en el volumen sanguíneo cerebral. La circulación puede verse
obstruida en algunos cuadros patológicos, tales como hemorragia subaracnoidea,
hidrocefalia, tumor cerebral; lo que ocasiona el aumento de su presión. Se define a
la presión del LCR como la fuerza que este ejerce sobre el tejido cerebral por
unidad de superficie. Por el principio de Pascal sabemos que la presión se
89
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
transmite a lo largo de toda la pared del compartimiento. Sin embargo, esta
presión varía según el sitio anatómico en el que se mida, la posición de la persona
al momento de su medición, la edad del mismo y la altura sobre el nivel del mar
en la que se encuentre.
La barrera hematoencefálica (BHE) y la barrera sangre-LCR (BSL) tienen un
papel crucial en la regulación del transporte de agua y solutos hacia dentro y fuera
del SNC, que debe ser estrictamente controlado. Estas barreras responden a tres
funciones principales, que son facilitar el transporte de nutrientes al SNC, evitar el
ingreso de moléculas que tengan una toxicidad potencial para el mismo, y regular
el equilibrio iónico.
La BHE, en el adulto, tiene una superficie aproximada de 20 m², y está formada
por la aracnoides, gracias a la existencia de uniones estrechas entre sus células.
Esta barrera se encuentra en el epitelio vascular de todo el SNC, a excepción de
los órganos circunventriculares, que son la neurohipófisis, la glándula pineal, la
eminencia media, el órgano vascular de la lámina terminalis, el área postrema, los
plexos coroideos y el órgano subfornical. Su principal función es controlar el
transporte de iones y agua, además de mantener estable el medio interno cerebral
para lo cual despliega un complejo metabolismo activo, con bombas,
transportadores y receptores.
La BSL, que es más permeable que la BHE, se forma por la unión de las células
epiteliales de los plexos coroideos. Esta barrera está presente en los plexos
coroideos y las meninges, y presenta peptidasas que limitan el paso de proteínas.
Además, a nivel del plexo coroideo se encuentran sistemas de transporte
específicos para ciertas moléculas como sodio, bicarbonato y cloruro.
La circulación del LCR se inicia en los ventrículos laterales, desde donde
transcurre, por los agujeros de Monro o interventriculares, hasta alcanzar el tercer
ventrículo. Desde allí se dirige hasta el cuarto ventrículo a través del acueducto de
Silvio, para fluir hacia el conducto ependimario de la médula espinal luego de
atravesar el obex cerebral.
Nuestro fluido de estudio se reabsorbe, principalmente, a nivel de las vellosidades
aracnoideas (que permiten el flujo de LCR de manera unidireccional) y en los
senos venosos, a una velocidad de 1.5 ml/min. Además, puede reabsorberse a
nivel del canal espinal, con una tasa de 0.11-0.23 ml/min, aumentando esta última
durante el ejercicio físico. La reabsorción ocurre en forma pasiva, por un
gradiente de presión que se produce entre el espacio subaracnoideo y los senos
venosos. Otros mecanismos involucrados son el sistema linfático dural, la
endolinfa, la esclera y las órbitas, aunque con despreciable contribución en
situaciones normales, adquieren cierta relevancia en procesos patológicos.
90
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
5.4.
Fisiología
Esta solución, isotónica con el plasma, presenta diversas funciones, entre las que
se encuentran la protección mecánica de las estructuras del SNC, la eliminación
de desechos metabólicos y tóxicos del mismo. Recordemos que el término
"isotónico" indica que tiene la misma tendencia a captar que a liberar agua que el
plasma sanguíneo.
El mantenimiento del medio interno, que es otra de las funciones que presenta, es
necesario para el normal funcionamiento del sistema nervioso. Su pH normal se
halla en el rango 7.31-7.43. Los cambios en el pH del LCR alteran las funciones
neurovegetativas y ponen en marcha mecanismos de control sistémico del estado
ácido-base, como el cambio en la frecuencia respiratoria.
Otra función interesante del LCR es la de actuar como la linfa del SNC, ya que
estas estructuras carecen de vasos linfáticos.
Además se encuentra involucrado en el transporte de sustancias
neuromoduladoras, como las hormonas.
Debido a que la piamadre y la aracnoides, así como el epitelio ependimario son
avasculares, una función muy importante del LCR es su rol nutricional.
5.5.
Química
La sangre y el LCR tienden a permanecer en equilibrio osmótico, debido a su
propiedad isotónica, como se mencionó anteriormente. Esto se consigue gracias a
la existencia de una membrana semipermeable, lo que se conoce como hipótesis
dialítica de la formación del LCR. Si bien es la hipótesis más aceptada en la
actualidad, presenta algunos puntos que no pueden ser explicados, por lo que es
esperable que en un futuro próximo se conozcan otros mecanismos vinculados en
la formación del LCR.
Su análisis químico consiste en la realización de determinaciones que permitan
conocer la concentración que presenta de ciertas sustancias, como glucosa,
enzimas y otras proteínas, iones, etc.
5.5.1 Glucosa
Si bien cada uno de estos parámetros analizados presentan valores de referencia
considerados dentro del rango de la normalidad, merece una especial mención la
glucosa, ya que se considera como valor normal el 50 % del valor hallado de
glucemia o glucosa en sangre. La hiperglucorraquia, el el aumento de la glucosa
en LCR y carece de resultado patológico, mientras que la hipoglucorraquia, es
decir la disminución de la glucosa en LCR, puede obedecer a la existencia de una
infección fúngica o bacteriana, o bien a procesos neoplásicos.
Si bien existen diferentes metodologías que permiten conocer la concentración de
glucosa en fluido biológica, la metodología que utiliza la enzima glucosa oxidasa
91
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
es de elección por su simplicidad y especificidad. La técnica se fundamenta en dos
reacciones químicas
1- oxidación de la glucosa por la enzima glucosas oxidasa. En esta reacción la
glucosa es oxidada a ácido glucónico con la producción de peróxido de hidrógeno.
glucosa + O2 + H2O → ácido glucónico + H2O2
luego el peróxido de hidrógeno reacciona con una sustancia que genera un
producto con color característico, cuya intensidad puede ser medida a través de
una técnica espectroscópica. Así, se llaman a las metodologías que miden
absorción de la luz e intensidad de colores. La reacción que ocurre para generar el
color es la siguiente:
H2O2 + 4-aminofenazona + 4-hidroxibenzoato → producto coloreado
A mayor concentración de glucosa en el LCR, mayor será la cantidad de peróxido
de hidrógeno formado y como consecuencia de la segunda reacción, mayor será el
color que se producirá.
Dado que la muestra de LCR puede estar contaminada con células o bacterias, la
determinación debe realizarse de inmediato, de manera de evitar que las
mencionadas células consuman la glucosa y se obtenga un valor artificialmente
bajo.
Si bien los valores normales y de referencia son ajustados por cada laboratorio y
dependen de la edad del paciente, podemos considerar como valores normales:
niños: 60-80 mg/dl
adultos: 40-70 mg/dl
5.5.2 Proteínas
En cuanto a las proteínas en el LCR, es importante saber que su concentración es
menor a la sérica, ya que los valores considerados normales se encuentran entre
15 y 45 mg/dl. Las proteínas séricas rondan los 7 g/dL, es decir más de 100 veces
el valor hallado en el LCR. La medición de la concentración de proteínas en el
LCR se puede realizar a través de diferentes metodologías, pero la más común en
laboratorios de análisis clínicos ligados a servicios de atención médica es a través
de una técnica espectroscópica. Como en todas estas técnicas se hacer reaccionar a
las proteínas con un reactivo que genera un producto coloreado y utilizando un
instrumento conocido como espectrofotómetro, se mide la intensidad de este
color, el que es proporcional a la concentración de proteínas.
Una técnica usada en el laboratorio de análisis clínicos se fundamenta en la
reacción de las proteínas con el complejo rojo de pirogalol-molibdato en un medio
ácido. Este compuesto se une a las proteínas formando un producto que absorbe la
luz de longitud de onda 600 nm. A mayor concentración de proteínas tendremos
mayor intensidad de color y por lo tanto más cantidad de luz se absorberá.
92
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
Los valores normales dependerán de la técnica y los valores de referencia de cada
laboratorio, pero podemos tomar los siguientes valores como orientativos, para el
valor de proteínas totales en LCR: 15-45 mg/dL, utilizando la técnica
mencionada.
Otro estudio importante que se puede realizar con las proteínas es el
proteinograma. Este estudio focaliza más su atención en la calidad de las proteínas
que en su concentración. Es proteinograma consiste en realizar una
fraccionamiento de las proteínas del LCR. En este estudio se coloca el LCR en un
gel y se somete a fuerzas eléctricas. En función de la carga, el pH, su punto
isoeléctrico y el peso molecular de las proteínas estas irán migrando por el gel y se
irán separando.
Para lograr este fraccionamiento y estudio se pueden utilizar diferentes
metodologías:
1- electroforesis en geles de agarosa o poliacrilamida.
2- inmunoelectroforesis.
3- isoelectroenfoque.
Cada una de estas técnicas tiene detalles propios, pero todas se basan en la
separación de las proteínas bajo la acción de un campo eléctrico. De esta manera
se pueden observar las proteínas presentes y la relación que existe entre ellas. El
proteinograma es un estudio que no es excluyente del LCR, pudiendo realizarse en
cualquier fluido biológico, aunque en la clínica quizás el más utilizado es el
proteínograma del plasma sanguíneo.
Al realizar una electroforesis las proteínas se separan en las siguientes fracciones
1- prealbúmina
2- albúmina
3- alfa-1-globulinas
4- alfa-2-globulinas
5- beta-1-globulinas
6- beta-2-globulinas
7- gamaglobulinas
En la Figura 5.1, se observa una proteínograma de suero sanguíneo (S) y de LCR.
Cada banda de color azul representa una fracción proteica y se puede observar la
similaridad de bandas entre el suero sanguíneo y el LCR.
93
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
Figura 5.1. S: suero sanguíneo, LCR:
líquido cefalorraquídeo
A continuación discutiremos cada banda del proteinograma y sus proteínas
constituyentes.
Prealbúmina
Lleva el nombre de prealbúmina, por hallarse adelante de la albúmina, pero
corresponde a la proteína transtirretina, una proteína especializada en el transporte
de hormonas tiroideas de la sangre al SN. Tiene mucha más afinidad por la
tiroxina o T4 que por la T3. Por esta razón deja más libre a T3, que es una de las
causas por las que T3 es más activa que T4 a nivel de los tejidos blanco.
Una patología genética interesante ligada a esta proteína es la amiloidosis
asociada a transtirretina. En esta patología hereditaria, de la cual se conoce varias
variantes por cambios de un aminoácido en su estructura primaria, se producen
cambios estructurales que ocasionan un incorrecto plegado de la proteína y como
consecuencia produce agregados y formación de fibrillas de amiloide. La
94
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
deposición de estas fibrillas pueden ocurrir en diversos órganos generando
nefropatías, neuropatías y cardiopatías, dependiendo el órgano.
La proteína se expresa fundamentalmente en cerebro, páncreas e hígado, pero es
secretada y se halla en sangre y LCR. En el SN la expresión de esta proteína se da
principalmente en los plexos coroideos. Esto explica en parte la mayor
concentración que se observa en el proteinograma de LCR, con respecto al suero,
Figura 5.1.
Los niveles elevados de prealbúmina en el LCR se asocia con defectos en
circulación y reabsorción, debido a que se produce en los plexos coroideas y su
concentración disminuye a medida que se avanza en el neuroeje.
Albúmina
La albúmina es la proteína más abundante, con funciones de transporte y
participación en el equilibrio hídrico entre los compartimiento debido su
capacidad osmótica de atraer agua. Une diversos cationes: sodio, potasio, calcio,
magnesio y zinc. Es la principal proteína transportadora de Zn, función que
cumple con alta afinidad. También transporta ácidos grasos, hormonas, bilirrubina
y drogas. Esta proteína se expresa en hígado casi totalmente. Si bien en algunos
estudios ha sido detectada por inmunohistoquímica en neuronas, es problable que
la presente en LCR sea por pasaje desde el plasma sanguíneo.
La relación entre la albúmina en LCR y plasma es una medida de la integridad de
la barrera hematoencefálica.
A modo de referencia debemos recordar que la albúmina en plasma sanguíneo
tiene un valor de 4.4 g/dL, mientras que en LCR su concentración es: 10 mg/dL.
Este valor puede deducirse sabiendo que en condiciones normales la
concentración de proteínas totales es 30 mg/dL y la albúmina representa el 30%
de ellas. Así, si calculamos la relación entre ambas, hallamos un valor de 0.002,
como se ve a continuación.
concentración albumina LCR( en mg/dL)
LCR
10
Relación
=
=
=0.002
plasma concentración albúmina plasma (en mg/dL) 4400
si esta relación superar 0.008 es una medida de disfunción de la barrera
hematoencefálica
Fracción alfa-1
La fracción alfa-1, está compuesta básicamente por las siguientes proteínas:
Alfa-1-antitripsina: una proteínas de peso molecular 45 KDa cuya función es la
neutralización de enzimas con actividad proteolítica, particularmente la tripsina.
Tiene en su estructura primaria un enlace peptídico es sustrato específico de la
tripsina. Cuando la tripsina ataca dicho enlace, se inactiva su función proteolítica.
95
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
Tiene un importante papel a nivel del páncreas inactivando las enzimas que se
pudieran activar en el órgano y producir digestión de sus propias proteínas. .
Alfa-1-lipoproteínas: proteína involucrada en el transporte de colesterol y otras
estructuras lipídicas como las vitaminas liposolubles.
Alfa-1-glucoproteína, de peso molecular 200 KDa.
Protrombina, una proteínas de 72KDa, involucrada en el proceso de la
coagulación. Se transforma en una enzima activa luego de eliminarle secuencias
específicas de aminoácidos y una vez activada tiene capacidad de hidrolizar
enlaces peptídicos del fibrinógeno, al que transforma en fibrina, participando así
en la coagulación sanguínea. Se expresa casi exclusivamente en hígado y no se ha
detectado significativamente en cerebro, por lo que la presencia en LCR, se
debería a pasaje desde la sangre.
Globulina fijadora de hormonas tiroideas, proteína de peso molecular 35 KDa
cuya función es el transporte de hormonas tiroideas. Esta proteína actúa
principalmente en sangre como transportadora de hormonas tiroideas y su síntesis
es exclusivamente hepática. En la sangre, la mencionada transtirretina transporta
una fracción muy reducida de estas hormonas.
Fracción alfa-2
esta fracción está formada por diversas proteínas
Alfa-2-macroglobulina, una proteína con estructura cuaternaria de 800KDa de
peso molecular. Su función es inhibir proteasas.
Haptoglobina, proteína de aproximadamente 90 KDa que une hemoglobina.
Variaciones en su concentración se asocian con alteraciones de la barrera
hematoencefálica.
Ceruloplasmina, peso molecular 132 KDa, cuya función es el ligamiento y
transporte de cobre.
Alfa-2-lipoproteína, especializada en el transporte de lípidos.
Eritropoyetina, hormona proteica de 30 KDa que estimula la eritropoyesis.
Fracción beta
Formada por las siguientes proteínas
Transferrina: proteína de 80 KDa involucrada en el transporte de hierro.
beta-lipoproteína, involucrada en el transporte de lípidos.
C3 y C4, proteínas que componen el sistema del complemento, junto a otras
proteínas.
Proteínas inactivadora de la esterasa C1, proteína de peso molecular 104KDa, que
inhibe la actividad del componente C1 del sistema del complemento.
Hemopexina, una proteína involucrada en el transporte de grupo hemo.
96
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
Fracción gama
Constituida por todas las inmunoglobulinas que participan en el sistema inmune.
Estas inmunoglobulinas se clasifican en isotipos, que se nombran a continuación
Inmunoglobulina G o IgG de peso molecular 150KDa
Inmunoglobulina A o IgA de peso molecular 180KDa
inmunoglobulina E o IgE, peso molecular 150 KDa
Inmunoglobulina D o IgD, peso molecular 170 KDa
Inmunoglobulina M o IgM, peso molecular 900KDa
Debemos recordar y a modo de resumen que las inmunoglobulinas G, A, D y E
circulantes en sangre y en LCR y están formadas por dos cadenas livianas y dos
cadenas pesadas. Es decir son tetrámeros con dos cadenas livianas cuyo peso
molecular ronda los 25 KDa, y dos cadenas pesadas, cuyo peso molecular es
50KDa. Así una molécula de estas globulinas ronda los 150KDa, con variantes
ente ellas debido a la diferencias que pueden existir en las cadenas pesadas de
cada isotipo. La IgM tiene un peso más elevado ya que está constituida por 5 de
las unidades mencionadas más una proteína de unión que las liga. De allí que su
peso molecular sea tan alto comparada con los otros 4 isotipos.
En la tabla siguiente se muestran valores promedios de cada fracción
electroforética de proteínas. Existen diferencias con la edad, por lo tanto la tabla
muestra solo valores orientativos.
fracción
%
prealbúmina
10
albumina
30
alfa-1
7
alfa-2
8
beta-1
15
beta-2
10
gama
20
El aumento en los niveles de albúmina y de globulinas suele asociarse al aumento
de la celularidad, aunque en la disociación albúmino-citológica no sucede de esta
manera. El aumento de proteínas en el LCR suele ser un dato bastante
inespecífico, no así la disociación albúmino-citológica, que se asocia al bloqueo
del flujo del LCR y procesos inflamatorios inmunomediados.
En cuanto a las enzimas, la presencia de valores fuera del rango de la normalidad
suele asociarse con cuadros nosológicos, de diferente gravedad, tales como
97
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
isquemia cerebral, meningitis, infiltración del SNC por linfomas, traumatismos
cerebrales, afecciones degenerativas, entre las más frecuentes.
El ácido láctico también puede medirse en el LCR. Su concentración aumenta en
relación a la disminución del flujo sanguíneo cerebral, siendo el valor de
referencia de 1.5-1.9 mmol/l. El ácido láctico puede ser producido en condiciones
anaeróbicas por el músculo esquelético. Sin embargo a nivel del SN, las células de
la neuroglia producen lactato a partir de glucosa, el que puede pasar a través de
transportadores específicos a las neuronas, quienes tienen una buena actividad
enzimática para la metabolización y obtención de energía. En situaciones como en
infecciones y procesos inflamatorios, puede haber aumento del ácido láctico por
producción a partir de bacterias, por lo cual su medición es importante cuando se
sospechan estas patologías. Sin embargo, en trabajos experimentales no se han
hallado grandes diferencias en los niveles de ácido láctico en diferentes patologías
neurológicas.
El ácido láctico se mide utilizando un método enzimático amperométrico o bien
por un método por espectroscopia con luz ultravioleta que permite medir los
niveles de NADH, relacionados a la siguiente reacción catalizada por la enzima
lactato deshidrogenasa.
lactato + NAD+ → piruvato + NADH
El cambio en la cantidad de luz ultravioleta absorbido es proporcional a la
cantidad de NAD+ utilizado y por ende de lactato presenten en la muestra.
El LCR también presenta células, aunque en escasa cantidad, ya que el valor
normal en un adulto es menos de 5 células/mm3. Un recuento entre 5 y 10 células
es dudoso y debería repetirse, mientras que si supera las 10 células indica una
patología. En los niños se consideran normales valores de hasta 20-30
células/mm³, dependiendo de la edad del menor. Dentro de las patologías que
aumentan el número de células (denominado pleocitosis) se encuentran los
abscesos cerebrales, las meningitis supuradas, la sífilis, ciertos tumores y la
esclerosis múltiple, entre otras.
Presión intracraneal (PIC)
Se denomina presión intracraneal (PIC) a la presión dentro de la cavidad craneal
que, por convención, es medida a nivel lumbar, en el espacio subaracnoideo,
mediante un procedimiento conocido como punción lumbar. También puede ser
medido a nivel intraventricular mediante la colocación de un catéter, pero es un
procedimiento más invasivo, por lo cual se reserva para casos específicos.
Dado que el SNC se encuentra dentro de una cavidad inextensible, como el cráneo
y el canal medular, la PIC dependerá del volumen de los tejidos y líquidos que lo
constituyan. Al modificarse dichos volúmenes, la PIC sufrirá cambios, que pueden
ser minimizados gracias a la existencia de mecanismos compensatorios, tales
como la autorregulación del flujo sanguíneo cerebral (mediante la dilatación o
98
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
contracción de las arteriolas cerebrales) y el mayor pasaje de LCR a la circulación
sanguínea para su reabsorción.
La PIC tiene, como valores de referencia de normalidad, 6 a 20 cmH 2O o 5 a 15
mmHg. Mientras estos valores sean inferiores a la presión arterial media (PAM),
la perfusión cerebral es adecuada y los mecanismos compensatorios pueden actuar
sin producir grandes cambios de la PIC. Sin embargo, cuando estos mecanismos
se agotan, el aumento del volumen incrementará los valores de PIC, con la
consecuente disminución del flujo sanguíneo cerebral y el desarrollo de
hipertensión intracraneal (HIC) que se acompaña de isquemia. Las modificaciones
en la PIC, además del daño directo que pueden producir sobre el tejido encefálico,
tienen la capacidad de afectar la circulación sanguínea a nivel cerebral.
El aumento del volumen de agua produce el denominado edema cerebral, que
recibirá diferentes nombres dependiendo del espacio en el que suceda, como son
hiperémico (cuando sucede a nivel intravascular), intersticial (en el espacio
extracelular), vasogénico (por alteración de la BHE pasa agua del componente
intravascular al extravascular) o citotóxico (aumento del líquido intracelular por
lesión celular).
La obstrucción al flujo del LCR o la disminución de su reabsorción ocasiona su
acúmulo en el interior de los ventrículos cerebrales con el consecuente aumento
de su volumen, lo que se conoce como hidrocefalia, que puede ocasionar un
brusco aumento de la PIC.
Algunos de los factores que influyen en la regulación de la PIC son el volumen de
las estructuras intracraneales, la presión arterial media, factores metabólicos,
algunos anestésicos, flujo del LCR, aunque no son los únicos. Las maniobras de
Valsalva, como toser, estornudar, realizar ejercicios isométricos, se acompañan de
un aumento de la PIC, pero éste es transitorio.
5.6.
Clínica
La obtención del LCR puede realizarse, como ya se mencionó, a través de una
punción lumbar. De su estudio surgirán diversos diagnósticos, dependiendo de los
elementos que se encuentren en él. La punción lumbar tiene una contraindicación
absoluta y más importante, que es la presencia de signos y/o síntomas de
hipertensión intracraneal.
Luego de realizada la punción lumbar, algunas personas experimentan cefalea que
puede extenderse por hasta dos días luego del procedimiento. Además, se pueden
presentar náuseas, vómitos, mareos, con una duración aproximada de una semana.
Del análisis del LCR que se realiza en el laboratorio pueden surgir ciertos
diagnósticos de afecciones y enfermedades. Se puede evaluar, aunque no siempre
se hacen, todos los siguientes parámetros: anticuerpos, ADN viral y bacteriano,
recuento celular, medición de iones como cloruro, antígenos de ciertas
99
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
infecciones, glucosa, glutamina, lactato deshidrogenasa (LDH), proteínas
específicas utilizando bandas oligoclonales, proteína básica de la mielina,
proteínas totales y células cancerígenas. También se analiza la presión de apertura,
cuyo valor normal es de 7 a 18 cmH2O.
Para la realización de la punción lumbar puede recurrirse a la colaboración de los
rayos X que ayuda a guiar la aguja hasta su posición apropiada, procedimiento
denominado fluoroscopía.
La hipertensión intracraneal (HIC) es la elevación sostenida de la PIC alcanzando
valores superiores a los 20 cmH 2O, secundaria al incremento en el volumen de las
estructuras localizadas dentro de la cavidad craneal, o bien al fallo de los
mecanismos compensatorios de la PIC. Obedece a diversas causas, y ocasiona un
cuadro clínico que depende de la velocidad de instalación y de las alteraciones que
la ocasionaron.
La hipotensión intracraneal, en cambio, es una entidad mucho menos frecuente
que la HIC, que responde a la pérdida de LCR, responsable de que la PIC sea
inferior a 6 cmH2O.
La hidrocefalia es un cuadro que resulta de una alteración en el equilibrio
fisiológico, que favorece que el LCR se quede estancado en algún sitio, con la
consecuente elevación de la PIC.
5.7.
Bibliografía
González-Quevedo Monteagudo A, Fernández Carriera R, León Ortiz MM,
González García S, Vicente Valdés I. Electroforesis de proteínas en el
líquidocefalorraquídeo normal de niños y adultos. Revista Mexicana de
Neurociencia. 2008; 9(3): 242-247.
Barrero MM, Masgrau R. El proteinograma en medicina clínica. Medicina
Integral. 2001;38(9):404-409
100
NEUROTRANSMISORES
6.
NEUROTRANSMISORES
Florencia Ruiz Diaz - Lautaro Martino
Cuando hablamos de neurotransmisores nos estamos refiriendo a un grupo de
moléculas que participan de un proceso fundamental en el organismo que es la
sinapsis, entendemos a la misma como la interacción entre dos células
especializadas en la transmisión del impulso nervioso, generalmente una neurona
o su prolongación y otra neurona o un efector como por ejemplo una celular
muscular. De una sinapsis participan por lo tanto un terminal pre sináptico, una
hendidura sináptica y una célula post sináptica. Podemos clasificarlas en sinapsis
eléctricas y sinapsis químicas, en esta ultimas nos centraremos fundamentalmente
en este capítulo.
La sinapsis eléctrica es aquella en la que la transmisión del impulso generado en
la primera neurona (que luego avanza a la segunda) se produce por el paso de
iones de una célula a otra a través de canales de membrana que en su conjunto
constituyen uniones comunicantes a las que llamamos uniones GAP.
En las sinapsis químicas por su parte, no hay continuidad entre la membrana pre
sináptica y la post sináptica y el espacio presente en la hendidura sináptica es
mayor que el de las sinapsis eléctricas. En este caso en la terminal presináptica se
encuentran vesículas que contienen neurotransmisores, los cuales son liberados a
la hendidura sináptica con el aumento de las concentraciones de Ca++ provocadas
por la llegada del potencial de acción. De esta manera el neurotransmisor se une a
receptores presentes en la membrana plasmática de la célula post sináptica y así
regula la apertura de canales iones presentes en dicha célula, esto generará
excitación o inhibición dependiendo del receptor que haya sido estimulado.
Pero entonces ¿a qué nos referimos cuando hablamos de neurotransmisores? Un
neurotransmisor es una biomolécula que es liberada en una sinapsis por una
neurona hacia otra célula, que puede ser una neurona o una célula de un órgano
efector de manera específica. Para ser considerado como tal debe reunir ciertos
criterios:
• Ser sintetizado en la neurona
• Estar presente en el terminal pre sináptico y ser liberado para ejercer un efecto
sobre otra neurona o célula de un órgano efector
• El efecto del neurotransmisor también debe producirse si la misma sustancia
se suministra de manera exógena.
• Debe existir un mecanismo específico para removerlo de su sitio de acción
Este tipo de biomoléculas pueden ser agrupadas en neurotransmisores
propiamente dichos y neuromoduladores. Estos últimos son sustancias que actúan
de forma similar a los neurotransmisores pero no están limitados al espacio
101
NEUROTRANSMISORES
sináptico, sino que difunden por el fluido extra neuronal, interviniendo
directamente en la fase post sináptica de la neurotransmisión.
Podemos clasificar a los neurotransmisores y neuromoduladores de la siguiente
manera:
• Colinérgicos: Acetilcolina
• Adrenérgicos: Catecolaminas: adrenalina, noradrenalina y dopamina.
Indolaminas: Serotonina y melatonina
• Aminoacidérgicos: GABA, glicina, glutamato y aspartato
• Peptidérgicos: Endorfinas, encefalinas,
oxitocina,
vasopresina
y
somatostatina.
En este capítulo abordaremos las características de los principales
neurotransmisores del organismo.
6.1.
Acetilcolina
La acetilcolina (Figura 6.1) es un éster de ácido acético y colina que actúa como
neurotransmisor
Figura 6.1
.
Es el neurotransmisor principal en las uniones neuromusculares, los ganglios
autónomos, las uniones efectoras parasimpáticas, un subconjunto de las uniones
efectoras simpáticas y en muchos sitios del sistema nervioso central.
La acetilcolina es sintetizada a partir de acetil-CoA y colina a través de la enzima
colina-acetiltransferasa en el interior de las terminaciones sinápticas, Figura 6.2.
Figura 6.2
102
NEUROTRANSMISORES
La colina utilizada en la síntesis de acetilcolina es transportada desde el espacio
extracelular hasta la terminación nerviosa a través de un transportador de colina
(ChT, de sus siglas Choline transporter) dependiente de Na+. Es un transportador
de alta afinidad por la colina, Figura 6.3. Después de su síntesis, la acetilcolina es
transportada desde el citoplasma hasta las vesículas mediante un transportador
específico (VAChT, de sus siglas vesicular acetylcholine transporter). La
acetilcolina es liberada cuando un impulso nervioso desencadena la entrada de
Ca++ hacia la terminación nerviosa. a través de canales voltaje dependiente
(VGCC de sus siglas en inglés Voltage gated calcium channel).
Varias patologías se hallan asociadas a deficiencias en los genes que codifican la
estructura de ChT (Sindrome miasténico gongénito y neuropatia motora distal
hereditaria), VAChT (sindrome miasténico congénito) y VGCC (Encefalopatia
epiléptica infantil temprana)
Luego de realizada su función se debe eliminar rápidamente de la sinapsis para
que ocurra la repolarización. La eliminación ocurre por medio de la hidrólisis de
la acetilcolina a colina y acetato, una reacción catalizada por la enzima
acetilcolinesterasa en la hendidura sináptica.
La acetil colina actua sobre la propia terminal sináptica a través de receptores
muscarínicos (AChRM)r elacionados a proteínas G del tipo Gi, produciendo
inhibición del ingreso de calcio a través de los canales VGCC.
Figura 6.3
Para poder realizar sus acciones la acetilcolina presenta dos grupos diferentes de
receptores, los muscarínicos (AChRM) y los nicotínicos (AChRN). Los
receptores nicotínicos se subdividen en los que se encuentran en el músculo
denominados NM y los que se encuentran en el SNC y los ganglios autonómicos
denominados NN. Los receptores nicotínicos pertenecen a la súper familia de los
canales iónicos, están conformados por cinco subunidades ensambladas por un
103
NEUROTRANSMISORES
poro central acuoso. Las subunidades que lo forman son dos proteínas diferentes:
subunidad alfa y beta, de la cual existen a su vez variedades.
En ausencia de acetilcolina, el poro se encuentra cerrado con muy baja
permeabilidad a los iones, Figura 6.4.
Figura 6.4
Cuando las moléculas de acetilcolina se unen a las subunidades externas del
receptor, se forma el complejo ligando-receptor generando cambios
conformacionales que permiten la apertura del poro a través del cual ingresa Na + y
sale K+ a favor de sus gradientes de concentración, Figura 6.5.
104
NEUROTRANSMISORES
Figura 6.5
En el caso de los receptores muscarínicos (AChRM) existen cinco tipos, Figura
6.6. Éstos son receptores acoplados a proteínas G. Los receptores M1, M4 y M5
los encontramos en el sistema nervioso central, los receptores M2 están en el
corazón y los M3 en las glándulas y el músculo liso. Los receptores M1 también
están situados en los ganglios autonómicos. Los receptores M1, M3, M5 se
acoplan a proteínas Gq lo cual desencadena la activación de la fosfolipasa C y con
ello la elevación de las concentraciones de inositol trifosfato y diacilglicerol,
liberando calcio de depósitos intracelulares y activando quinasas dependientes de
calmodulina (CAM). Los receptores M2, M4 se acoplan a proteínas Gi lo cual
genera inhibición de la adenilato ciclasa (AC) y también pueden activar algunos
canales de K+ produciendo hiperpolarización e inhibir canales de Ca++ sensibles
al voltaje.
105
NEUROTRANSMISORES
Figura 6.6
Los efectos de la acetilcolina son diversos. A nivel del aparato cardiovascular
genera vasodilatación, disminución del cronotropismo, disminución del
inotropismo, a nivel gastrointestinal aumenta la motilidad, a nivel respiratorio
genera broncoconstricción, a nivel vesical favorece la micción por aumento de la
contracción del detrusor y relajación del esfínter uretral interno, a nivel ocular
produce miosis por contracción del músculo circular del iris y en piel aumenta la
secreción de glándulas sudoríparas.
receptor
M1
proteína G
Gq
SNC
ganglios autonómicos
M2
Gi
corazón
M3
Gq
glándulas y músculo liso
M4
M5
Gi
Gq
SNC
SNC
106
aumento
motilidad
gastrointestinal
despolarización
y
excitación neuronal
vasodilatación
disminución cronotropismo
disminución inotropismo
bronconstricción
constricción del detrusor
relajación esfinter uretral
interno
miosis
secreción
glándula
sudorípara
funciones inhibitorias
despolarización
y
excitación neuronal
NEUROTRANSMISORES
6.2.
Catecolaminas
Dentro de este grupo nos encontramos con un conjunto de moléculas
pertenecientes al grupo de neurotransmisores adrenérgicos cuya característica
común es que poseen en su estructura química un anillo aromático con dos
oxhidrilos, estructura que se conoce con el nombre de catecol (Figura 6.7) y de
allí el nombre catecolaminas.
Figura 6.7
Dentro de este grupo nos encontramos a la dopamina, noradrenalina y adrenalina,
Figura 6.8.
Figura 6.8
6.2.1 Síntesis de catecolaminas.
El proceso de síntesis de catecolaminas involucra varios pasos, Figura 6.9. Inicia
con la transformación de fenilalanina en tirosina, en una reacción catalizada por la
enzima fenilalanina hidroxilasa. Esta enzima requiere tetrahidrobiopterina y O2.
Posteriormente la tirosina debe transformarse en 3,4-dihidroxifenilalanina, más
comunmente conocida por sus siglas del inglés: DOPA), reacción que es
catalizada por la enzima tirosina hidroxilasa que también requiere
tetrahidrobiopterina. La molécula de DOPA es decarboxilada por la enzima DOPA
decarboxilasa, que es una enzima que piridoxal fosfato el cual proviene de la
vitamina B6. En esta reacción se generar dopamina como producto. La dopamina
puede generar noradrenalina mediante la dopamina hidroxilasa, esta reacción
107
NEUROTRANSMISORES
requiere de ácido ascórbico o vitamina C. Al metilar la noradrenalina se produce
adrenalina, reacción que es catalizada por la enzima feniletanolamina Nmetiltransferasa, también conocida po sus siglas: pnmt. En este caso el dador de
grupos metilos es el cosustrato S-adenosilmetionina (SAM).
Figura 6.9
A continuación desarrollaremos cada uno de los neurotransmisores adrenérgicos.
6.2.2 Adrenalina
La adrenalina es una hormona y neurotransmisor sintetizada en la médula
suprarrenal que también puede utilizarse como fármaco debido a sus diversas
funciones. En la Figura 6.10 vemos su estructura con otra distribución espacial,
pero que no discrepa de la mostrada en la Figura 6.8 .
Figura 6.10
108
NEUROTRANSMISORES
Dentro de los estímulos que desencadenan la secreción de este neurotransmisor
encontramos: estímulos emocionales como amenazas físicas o psicológicas, estrés
ambiental (ruidos fuertes, temperaturas extremas, luces intensas), ejercicio
intenso, hipoglicemia, hipoxia, traumatismos y dolor. Frente a dichos estímulos se
estimula la liberación de hormona liberadora de adrenocorticotrofina por las
neuronas de la porción anterior del núcleo paraventricular del hipotálamo, la cual
actúa sobre la adenohipófisis para ejercer un estímulo sobre la secreción de otra
hormona: la adrenocorticotrofina, que es una hormona polipeptídica que va a
actuar sobre las glándulas suprarrenales en la porción medular para estimular
finalmente la secreción de adrenalina.
Una vez liberada al medio interno, la adrenalina va a ejercer su acción mediante
receptores de membrana con siete dominios transmembrana asociados a proteínas
G, del tipo Gs, Gi y Gq. Cuando actúa por receptores asociados a proteínas Gs,
estimula la adenililciclasa aumentando las concentraciones de AMPc lo cual
genera estimulación de la proteín quinasa A (PKA). Contrariamente, en el caso de
actuar por Gi su acción consiste en inhibir a la adenililciclasa. En el caso de la
estimulación de los receptores asociados a proteínas Gq, estimulará la acción de la
fosfolipasa C generando una elevación de las concentraciones intracelulares de
inositol trifosfato (IP3) y de diacilglicerol (DAG), lo cual eleva las
concentraciones de calcio estimulando la actividad de la proteín quinasa C (PKC).
La adrenalina va a variar sus efectos dependiendo el tipo de tejido en el que esté
actuando debido a los receptores adrenérgicos presentes en ellos. Este tipo de
receptores se dividen en alfa (alfa-1 y alfa-2) y beta (beta-1, beta-2 y beta-3).
Entre los efectos de la adrenalina se destacan el aumento de la frecuencia
cardíaca, vasoconstricción y dilatación de las vías aéreas, ya que
fundamentalmente participa en la respuesta de lucha/huida. Además, estimula la
glucogenólisis en hígado y en el músculo esquelético.
La adrenalina y noradrenalina se inactivan rápidamente principalmente por
transformación enzimática en metanefrina o normetanefrina, respectivamente,
Figura 6.11. Estas sustancias luego se conjuga y se excreta en la orina en forma de
sulfatos y glucurónidos. Ambas sustancias pueden dar también como producto el
ácido 3-metoxi-4-hidroxi-mandélico (ácido vanillinmandélico, VMA) que se ha
demostrado que es detectable en la orina. La epinefrina se inactiva rápidamente en
el cuerpo principalmente por las enzimas COMT (catecol-O-metiltransferasa) y
MAO (monoamino oxidasa). El hígado es abundante en las enzimas mencionadas
y es un tejido primario, aunque no esencial, en el proceso de degradación.
109
NEUROTRANSMISORES
Figura 6.11
Cuando se administra de manera exógena (vía parenteral) la mayor parte de la
dosis de adrenalina se excreta en la orina. Aproximadamente el 40% de una dosis
se excreta en la orina como metanefrina, el 40% como VMA, el 7% como 3metoxi-4-hidroxifenoglicol, el 2% como ácido 3,4-dihidroximandélico y el resto
como derivados acetilados. Estos metabolitos se excretan principalmente como
conjugados de sulfato y, en menor grado, como conjugados de glucurónido. La
vida media plasmática es de aproximadamente 2-3 minutos.
110
NEUROTRANSMISORES
6.2.3 Noradrenalina
Figura 6.12
Es el precursor de la adrenalina, secretada por la médula suprarrenal y es un
neurotransmisor central y autónomo generalizado. En las Figura 6.8 y Figura 6.12
vemos su estructura. La noradrenalina es el principal transmisor de la mayoría de
las fibras simpáticas posganglionares y del sistema de proyección difuso en el
cerebro que surge del locus ceruleus. También se usa farmacológicamente como
simpaticomimético.
Estimula directamente los receptores adrenérgicos. La estimulación de los
receptores alfa-adrenérgicos causa vasoconstricción del músculo liso radial del
iris, arterias, arteriolas, venas, vejiga urinaria y el esfínter del tracto
gastrointestinal. La estimulación de los receptores adrenérgicos beta-1 provoca un
aumento de la contractilidad miocárdica, la frecuencia cardíaca, la automaticidad
y la conducción auriculoventricular (AV), mientras que la estimulación de los
receptores adrenérgicos beta-2 provoca dilatación del músculo liso bronquiolar y
vascular.
Es rápidamente inactivada en el cuerpo por las mismas enzimas que metilan y
desaminan oxidativamente la adrenalina, Figura 6.11. Normalmente se encuentran
pequeñas cantidades en la orina. La tasa de excreción puede aumentar
considerablemente en pacientes con feocromocitoma.
111
NEUROTRANSMISORES
112
NEUROTRANSMISORES
Acciones de hormonas adrenérgicas (adrenalina y noradrenalina) sobre sus
receptores.
6.2.4 Dopamina
Figura 6.14
La dopamina es una catecolamina en el cual el hidrógeno de la posición 4 está
sustituido por un grupo 2-aminoetilo. Es un neurotransmisor importante en el
sistema extrapiramidal del cerebro y es importante para regular el movimiento. Es
una catecolamina natural formada por la descarboxilación de 3,4dihidroxifenilalanina (DOPA), Figura 6.9. Es un precursor de la noradrenalina en
los nervios noradrenérgicos y también es un neurotransmisor en ciertas áreas del
sistema nervioso central, especialmente en el tracto nigroestriatal, y en algunos
nervios simpáticos periféricos. Produce efectos cronotrópicos e inotrópicos
positivos en el miocardio, lo que resulta en un aumento de la frecuencia cardíaca y
la contractilidad cardíaca. Esto se logra directamente ejerciendo una acción
agonista sobre los adrenorreceptores beta e indirectamente provocando la
liberación de noradrenalina de los sitios de almacenamiento en las terminaciones
nerviosas simpáticas. En el cerebro, la dopamina actúa como agonista de los cinco
subtipos de receptores de dopamina D1, D2, D3, D4, D5. Los tipos D1 y D5 son
similares y se agrupan en la familia D1, así mismo los tipos D2, D3 y D4 se
agrupan en la familia D2.
Este tipo de receptores pertenece a la superfamilia de los receptores acoplados a
proteína G. Los receptores de la familia D1, se hallan asociados a proteínas Gs y
como consecuencia estimulan la formación de AMP cíclico (AMPc). Los
receptores de la familia D2, también acoplados a proteínas G, pero en este caso
del tipo Gi, inhiben la formación de AMP cíclico, activan canales de potasio y
reducen la entrada de calcio y sodio por canales dependientes de voltaje.
Los receptores dopaminérgicos están implicados en varios procesos neurológicos,
incluidos la motivación, el placer, la cognición, la memoria, el aprendizaje, el
control motor fino, el control de la náusea y el vómito, el procesamiento del dolor,
así como la modulación de la señalización neuroendocrina, como la inhibición de
la prolactina.
113
NEUROTRANSMISORES
La degradación de la dopamina se produce generando los principales productos de
excreción, ácido 3-4-dihidroxi-fenilacético (DOPAC) y ácido 3-metoxi-4-hidroxifenilacético (ácido homovainílico, HVA), por acción de las enzimas
monoaminoxidasa
(MAO)
y
catecolortometril
tranferasa
(COMT),
respectivamente. Esta degradación puede ocurrir en las propias terminales
sinápticas como en las células de la glia.
Figura 6.15
6.2.5 Serotonina
La serotonina o 5-hidroxitriptamina (5-HT) es un neurotransmisor que se sintetiza
a partir de la transformación del aminoácido triptófano, y se encuentra
principalmente en el sistema nervioso central, el tracto gastrointestinal, las células
enterocromafines y las plaquetas sanguíneas. Interviene en la regulación de
114
NEUROTRANSMISORES
muchas actividades claves, por ejemplo, comportamientos, estado de ánimo,
memoria, la recompensa, el apetito, la sexualidad y la atención.
La serotonina es sintetizada en neuronas, tanto en el núcleo como en las
terminaciones a partir del aminoácido aromático triptófano, Figura 6.16. Una vez
que el triptófano se encuentra dentro de las neuronas la enzima triptófano
hidroxilasa generará 5-hidroxitriptófano, mediante la adición de un grupo
hidroxilo formando la 5-hidroxitriptofano. Luego la L-aminoacido aromático
descarboxilasa, toma la 5-hidroxitriptófano y le elimina el grupo carboxilo dando
como resultado a la 5-hidroxitripamina (HT) o serotonina.
Figura 6.16
Una vez sintetizada la serotonina se transporta hacia las vesículas por el
transportador vesicular de monoaminas (VMAT). La liberación de serotonina se
produce con la llegada de un potencial de acción que abre los canales de Ca++
voltaje dependientes. La serotonina es liberada hacia la terminación nerviosa
donde puede actuar sobre los receptores acoplados a proteína G en la neurona
postsináptica o puede difundir fuera de la hendidura sináptica o también ser
recaptada hacia la terminación presinática mediante el transportador de serotonina
(SERT). Una vez que es recaptada, es reabsorbida al interior de las microvesículas
por los transporadores VMAT o puede ser inactivada por la mono amino oxidasa
(MAO) para formar ácido 5-hidroxi-indolacético, este es el metabolito que se
puede detectar en orina.
Una vez liberada la serototina ejerce sus efectos a través de diversos receptores
acoplados a proteína G también conocidos como receptores de 5-hidroxitriptamina
o receptores 5-HT ubicados en el sistema nervioso central y periférico. Existen
siete clases de receptores de 5-HT denominándose del 5-HT1 al 5-HT7 y todos
excepto uno (5-HT3 que es un receptor ionotrópico) ejercen sus afectos mediante
la adenilato ciclasa y la fosfolipasa C, Figura 6.17. Los receptores HT2 actúan
asociados a proteínas Gq y FLC, por lo que aumentan la concentración
intracelular de calcio en la terminal postsinática, estimulando así la PKC,
pudiendo modular por esta vía la expresión proteíca de la neurona. Entre sus
acciones está la inhibición de caspasa3, involucrada en apoptosis y de esta manera
la serotonina tiene una función de neuroprotección. Si la serotonina actúa a través
115
NEUROTRANSMISORES
de recetor HT3, favorece por su efecto ionotrópico el ingreso de sodio y la
excitabilidad neuronal.
Figura 6.17
Los receptores HT1 y HT5 actúan por proteínas Gq activando FLC, produciendo
aumento de calcio intracelular y activación de PKC, pero también pueden
asociarse a proteínas Gi. Como consecuencia inhiben adenilato ciclasa (AC),
disminuyendo los niveles de AMPc e inactivando PKA. Como está última actua
sobre los receptores de GABA, las serotonina tendrá efecto modulando la acción
de este otro neurotransmisor. Por otra parte los receptores HT1 y HT5 pueden
activar los canales rectificadores de potasio que responden más a un influjo de
potasio que a su salida, modulando la excitabilidad. También actuan inhibendo
canales de calcio voltaje dependiente VGCC, de esta manera disminuye la
excitabilidad neuronal. Los receptores HT4, HT6 y HT7 hacen su acción a través
de Gs y por ende aumentan la actividad de adenilato ciclasa, AMPc y PKA
Mediante estos receptores la serotonina realiza sus funciones fisiológicas las
cuales son múltiples en el organismo. Entre las principales funciones de la
serotonina se encuentra la de regular el apetito generando saciedad, equilibrar el
deseo sexual, controlar la temperatura corporal, las funciones perceptivas y
cognitivas, el estado de ánimo y también está relacionada con la regulación del
sueño.
La serotonina puede actuar sobre autoreceptores que se hallan en la terminal
presinaptica a traves de receptores de tipo 1 (SR1), inhibiendo la fusión de
vesículas con el neurotransmisor y su liberación al espacio sináptico. Existen
drogas agonistas los receptores SR1, que actuarían disminuyendo la liberación de
116
NEUROTRANSMISORES
serotonina. Ejemplos de estas drogas son el bifeprunox y el aripripazole. Estos
fármacos tiene acción antisicóticos con un mecanismo doble de acción:
antagonista de receptores D2 de dopamina y agonistas de receptor SR1 de
serotonina.
Las drogas inhibidoras selectivas de la recaptación de serotonina (ISRS) actúan
sobre el transportador de la membrana presináptica (SERT), inhibiendo su
recaptación. Están entre las drogas más utilizadas como antidepresivos. Cuentan
entre estas sustancias el escitalopram y la fluoxetina.
6.3.
Glutamato
Figura 6.18
El glutamato es el principal neurotransmisor excitador en el SNC, está
involucrado en cerca del 90% de todas las sinapsis que ocurren en el cerebro. Es
uno de los aminoácidos más abundantes de nuestro cuerpo y para los seres
humanos es un aminoácido no esencial. En la terminal nerviosa tiene varios
orígenes:
1- Puede obtenerse a partir de las proteínas que ingerimos de la dieta.
2- Puede sintetizarse a partir del alfa-cetoglutarato. El alfa-cetoglutarato es un
intermediario del ciclo de Krebs que es transformado en glutamato en una
reacción catalizado por la enzima glutamato deshidrogenasa NADP+ dependiente.
3- Puede obtenerse a partir de la glutamina. El glutamato liberado a la hendidura
sináptica puede ser transportado a través de un transportador de recaptación de
glutamato (GLT-1) hacia la glia, donde es convertido en glutamina por la enzima
glutamina sintetasa utilizando ATP y amoníaco. Luego la glutamina es
transportada hacia el espacio extracelular por un contratransporte con sodio (SN1)
y es recaptada por un receptor de glutamina cotransportada con sodio (GLNT),
donde se vuelve a transformar en glutamina por acción de la enzima glutaminasa.
4- El glutamato puede ser recaptado directamente por la terminal presináptica a
través de transportadores de glutamato (GLT-1) y reincorporado a la vesícula por
transportadores vesiculares de glutamato vGLUT.
117
NEUROTRANSMISORES
La liberación de glutamato se produce por exocitosis estimulada por la apertura de
canales de calcio activados por voltaje (VGCC) que aumentan la concentración de
calcio y la fusión de la vesicula con la membrana celular de la sinapsis. El
glutamato puede actuar sobre la propia terminal presináptica a través de receptores
metabotrópicos (GMR) y por esta vía a través de proteínas de tipo Gi, inhibir la
exocitosis de las vesículas conteniendo el neurotransmisor, ejerciendo así una
retroalimentación negativa de la secresión de glutamato.
Su principal función es la de estimular la actividad neuronal para que esta sea más
rápida y eficiente.
Figura 6.19
Síntesis de Glutamato.
El glutamato actúa sobre los receptores ionótropos y metabótropicos en el sistema
nervioso central, Figura 6.20. Los receptores ionótropos actúan como canales
iónicos y presentan tres subtipos: los receptores de N-metil-D-aspartato
118
NEUROTRANSMISORES
(NMDAR),
los
receptores
de
ácido
alfa-amino-3-hidroxi-5-metil4isoxazolpropiónico (AMPAR), y los receptores de kainato (KR). Estos receptores
son tetrámeros que constan de diferentes subunidades y un poro que actúa como
canal para los iones. La unión del glutamato a los receptores AMPAR o de
Kainato permite el ingreso de Na+ y la salida de K+ a través del poro, lo cual
determina fundamentalmente respuestas excitadoras rápidas. Por otro lado, la
unión del glutamato a los receptores NMDAR permite el ingreso de grandes
cantidades de Ca++ junto con Na+.
Los receptores metabótropos (GRM), por otro lado están acoplados a proteína G
de tipo Gs, Gi y Gq dependiendo del tipo de receptor. Se conocen 8 tips de
receptores. Los GRM1 y GRM5 se hayan asociados a Gq y Gs, por lo que
producen activación de fosfolipasa c (PLC) y adenilato ciclasa (AC) aumentando
los niveles intracelulares de inositol trifosfato (IP3), calcio y AMPc. Aumentando
la actividad de PKC y PKA, señales involucradas en la plasticidad neuronal. Por
su parte . Los receptores GRM3 -8 están asociados a proteínas Gi y por ende
deprimen los niveles intracelulares de APMc.
Figura 6.20
Tanto los receptores metabotrópicos como los ionotrópicos se han relacionados
con el proceso de plasticidad neuronal, es decir que el incremento o disminución
del número de receptores ionotrópicos en la célula postsináptica puede conducir a
la activación o depresión de esta célula a largo plazo. Así mismo, los receptores
119
NEUROTRANSMISORES
metabotrópicos pueden modular la plasticidad sináptica controlando la síntesis de
proteínas a través de segundos mensajeros en la célula postsináptica.
6.4.
Àcido gamma-aminobutírico (GABA)
Figura 6.21
El ácido gamma-aminobutírico es un gamma-aminoácido, esto significa que tiene
un grupo amino en el carbono número 4, Figura 6.21. Es un neurotransmisor
natural con principal actividad inhibidora presináptica y postsináptica del sistema
nervioso central. Se forma a partir de la decarboxilación del glutamato mediante la
enzima glutamato decarboxilasa que utiliza piridoxal fosfato como cofactor,
Figura 6.22.
Figura 6.22
El GABA se metaboliza principalmente en células de la glia, donde es captado por
transportadores GAT,
por transaminación mediante la enzima GABA
120
NEUROTRANSMISORES
transaminasa (GABA-T) se transforma en semialdehído succínico y luego se
transforma en succinato en el ciclo de Krebs y de allí termina dando en el ciclo de
Krebs alfacetoglutarato que por la acción de la glutamato deshidrogenasa forma
glutamato y a partir de este se forma glutamina por acción de la enzima glutamina
sintetasa. La glutamina sale de la glia y va a la terminal presináptica donde es
captado por transportadores de glutamina (GLNT). Tambien se puede producir la
recaptación del GABA mediante su transportador (GAT) regresándolo al
citoplasma y de allí al interior de las microvesículas por los transportadores
vesiculares vGAT.
Figura 6.23
Una vez liberado el GABA actúa sobre receptores (GABAR) de los cuales se
conocen tres subtipos: tipo A (GABARA), tipo B (GABARB) y tipo C
(GABARC). Los receptores GABARA Y GABARB están ampliamente
distribuidos en el sistema nervioso central mientras que los GABARC se
encuentran casi exclusivamente en la retina. Los receptores GABARA Y
GABARC son receptores ionótropos los cuales al unirse con su ligando permiten
el ingreso de Cl- hacia la célula. Los receptores GABAB son metabótropos
acoplados a proteína G asociados a canales iónicos que aumentan la conductancia
en los conductos de K+, inhiben la adenilil ciclasa y el ingreso de Ca2+. Todos
estos fenómenos hiperpolarizan las neuronas, produciendo una respuesta
121
NEUROTRANSMISORES
inhibidora. El GABA juega un papel importante en la regulación de la
excitabilidad neuronal al unirse a sus receptores, lo que provoca la
hiperpolarización y eventualmente inhibición de la neurotransmisión.
Sus funciones fisiológicas están relacionadas con la modulación de la transmisión
sináptica, la promoción del desarrollo y relajación neuronal e interviene en ciertas
regulaciones del estado de ánimo influyendo en el insomnio y la depresión.
6.5.
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122
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
7. SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA
ENDÓCRINO
Violeta De Lorenzo
Los sistemas neuroendocrinos son responsables del control de la homeostasis de
los organismos, incluida la reproducción, el crecimiento, el metabolismo y el
equilibrio energético, y la capacidad de respuesta al estrés. Estos procesos son
iniciados por señales provenientes del sistema nervioso central, específicamente el
hipotálamo, y son transmitidos primero por efectores neurales y luego por
endócrinos.
Como interfaz entre los sistemas nervioso y endocrino, los sistemas
neuroendocrinos integran información sobre el medio externo e interno y llevan a
cabo las respuestas adecuadas.
Los ejes neuroendocrinos están representados por los ejes hipotálamo-hipófisoperiféricos. Para el estudio de los mismos primero introduciremos sus
constituyentes indispensables: el hipotálamo y la hipófisis.
7.1.
Hipotálamo
El hipotálamo es la principal estructura neuroendócrina ya que a través de la
liberación de factores hipotalámicos controla la secreción de la hipófisis, la cual a
su vez, a través de las hormonas producidas, regula la secreción de hormonas de
otras glándulas. Este órgano relacionado con el sistema nervioso autónomo es
parte del diencéfalo. Está ubicado en las paredes laterales del 3er ventrículo, por
debajo del surco de Monro y se extiende además en todo el piso del ventrículo
medio. Está constituido por una matriz laxa de neuronas que rodean el tercer
ventrículo, dentro de la cual se destacan algunas agrupaciones densas de neuronas:
los núcleos hipotalámicos.
123
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.1
Podemos dividir al hipotálamo en regiones:
1- La región anterior o supraóptica, ubicada por encima del quiasma óptico, sus
núcleos más importantes son el supraóptico y paraventricular vinculados con la
neurohipófisis
2- La región media o tuberal, donde se encuentran como núcleos importantes el
dorsomedial, el ventromedial y el núcleo arcuato los cuales proyectan sus axones
a la eminencia media donde nace el tallo hipofisario.
3- La región posterior o mamilar constituida por los núcleos hipotalámicos
posteriores y los tubérculos mamilares que se relacionan con funciones
vegetativas.
124
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.2
Gracias a las amplias conexiones de esta estructura con otras áreas cerebrales
(como el sistema límbico, protuberancia, mesencéfalo, entre otras) permite
vincular estímulos viscerales y emocionales con conductas efectoras endocrinas.
El hipotálamo neuroendocrino actúa como una interfaz principal entre el sistema
nervioso central y el resto del cuerpo.
El hipotálamo es un órgano esencial ya que regula el medio interno mediante
acciones autonómicas, endócrinas y conductuales. Las funciones hipotalámicas
son indispensables para la homeostasis del organismo y todas ellas representan
una respuesta particular a un estímulo característico. Se pueden resumir de la
siguiente manera:
1- Regulación de la temperatura corporal: la porción anterior del hipotálamo se
encarga de la respuesta al calor, mientras que el hipotálamo posterior se encarga
de la respuesta al frío.
2- Control neuroendócrino de catecolaminas, oxitocina, vasopresina, TSH
(hormona estimulante de tiroides), ACTH (adrenocorticotropina), β).-LPH, FSH
(hormona folículo estimulante), LH (hormona luteinizante), PRL (prolactina) y
GH (hormona de crecimiento).
3- Comportamiento “apetitivo”: sed, hambre y comportamiento sexual.
4- Reacciones de defensa: se considera al hipotálamo como un centro integrador
importante de la actividad emocional, el cual está normalmente inhibido por los
centros superiores.
5- Control de ritmos corporales: cabe destacar la importancia del núcleo
supraquiasmático en la generación de los ritmos circadianos.
En este capítulo nos centraremos en la función del hipotálamo como coordinador
de acciones endócrinas a través del control de la función hipofisaria. Los axones
de algunas neuronas hipotalámicas especializadas terminan en el espacio
125
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
perivascular de los capilares de dos zonas carentes de barrera hematoencefálica: la
neurohipófisis y la eminencia media, donde liberan mediadores químicos que
pasan a circulación. Por lo que podemos dividir a las neuronas hipotalámicas
neuroendocrinas en:
1- Neuronas magnocelulares: sus somas constituyen los núcleos supraóptico y
paraventricular (hipotálamo anterior). Sus axones contienen vesículas que
almacenan oxitocina (OCT) y hormona antidiurética (también conocida como
vasopresina o por sus siglas ADH) y se encuentran en la neurohipófisis (gránulos
secretores llamados corpúsculos de Herring) desde donde estas hormonas pasan a
la circulación sistémica para alcanzar sus principales órganos blancos: riñón, útero
y glándulas mamarias. Estas neuronas reciben aferencias a través de sus dendritas
que controlan su funcionamiento. En sus somas se sintetizan los propéptidos de
ambas hormonas con un peso molecular aproximadamente 12kDa. Estas proteínas
son transportadas por el flujo axónico en estas vesículas donde se escinde en
nonapéptidos activo con un puente disulfuro, generando así la OCT y ADH.
En la Figura 7.3 se muestra la proteína que contiene a la oxitocina, junto con otros
péptidos como el péptido señal (PS), necesario para su síntesis en el retículo
endoplasmático rugoso, la neurofisina I y un glucopéptido. Debajo se puede ver la
secuencia de aminoácidos de la oxitocina y su puente disulfuro conectando dos de
sus residuos de cisteína.
Figura 7.3
El otro péptido producido por la neurohipófisis es la vasopresina, que también se
encuentra dentro de un péptido de peso molecular aproximado 17 kDa, unido a un
péptido señal de 19 aminoácidos, la neurofisina II y un glucopéptido conocido
como copeptina. En la Figura 7.4, se muestran estas estructuras y la secuencia de
aminoácidos de la la hormona ADH.
126
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.4
2- Neuronas parvocelulares: se encuentran en el hipotálamo mediobasal. Secretan
factores liberadores o inhibidores hipotalámicos hacia la eminencia media que
conecta con la adenohipófisis a través del sistema porta hipofisario, los cuales
actúan sobre las distintas poblaciones celulares del lóbulo anterior de la hipófisis
modulando su secreción. Estos factores son en su mayoría péptidos con excepción
del factor inhibidor de la prolactina, que es el neurotransmisor dopamina, de la
familia de las catecolamina. Los factores hipotalámicos son:
Hormona liberadora de corticotropina o CRH
Hormona liberadora de tirotropina o TRH
Hormona liberadora de gonadotropinas o GnRH
Hormona liberadora de prolactina o PrRH
Hormona inhibidora de prolactina, PrIH o dopamina
Hormona liberadora de GH o GHRH
Hormona inhibidora de GH, GHIH o somatostatina
Hormona estimuladora de hormona melanocito estimulante o MSHRH
Hormona inhibidora de hormona melanocito estimulante o MSHIH
Ambos grupos de neuronas, magnocelulares y parvocelulares, producen la
liberación de mediadores químicos por la descarga de un potencial de acción pero
en vez de ser liberado al espacio sináptico, son liberados a la sangre para llegar a
su célula blanco que se encuentra más alejada, lo que se denomina transmisión
neurohumoral.
A su vez, el hipotálamo posee receptores para hormonas circulantes que regulan
su actividad. Existe un grupo de neuronas hipotalámicas que poseen receptores
hormonales para el control de la función hipofisaria mediante retroalimentación.
Por ejemplo, las neuronas del núcleo paraventricular expresan receptores para
esteroides suprarrenales con los cuales regulan la secreción de ACTH reduciendo
127
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
la liberación de CRH hacia las células corticotropas. Por otro lado, existen
neuronas hipotalámicas con receptores para insulina por lo cual se cree que están
involucradas en la regulación de la ingesta (control conductual), otras neuronas
con receptores para angiotensina o para el péptido natriurético auricular que le
informan sobre la volemia, lo que interviene en el mecanismo de la sed y en la
liberación de ADH.
También existen receptores para citocinas a nivel hipotalámico lo que demuestra
la relación que tiene éste con el sistema inmunológico. Ante la presencia de
distintas noxas el organismo produce pirógenos endógenos como IL1, IL6, FNT
que estimulan neuronas termosensibles a nivel del centro termorregulador
hipotalámico para que produzcan prostaglandinas que generan una reacomodación
del punto de ajuste de este centro, encargado de mantener la temperatura corporal
constante hacia una mayor temperatura, produciendo la respuesta corporal que
conocemos como fiebre donde se activa el hipotálamo posterior encargado de la
producción de calor .
Las múltiples funciones reguladoras neuroendocrinas del hipotálamo nos permiten
entender de qué manera la secreción endocrina se ajusta y adapta a las exigencias
del entorno cambiante.
7.2.
HIPÓFISIS
La hipófisis es un órgano endocrino que regula el crecimiento, el metabolismo de
hidratos de carbono, grasas y proteínas, y el mantenimiento y desarrollo de
glándulas de secreción interna (gónadas, tiroides y corteza suprarrenal), también
actúa en el mecanismo de control de la diuresis, el parto y la lactancia. Esta
glándula es regulada por el hipotálamo conformando la unidad hipotálamohipofisaria esencial para la coordinación de las funciones del organismo con su
medio externo. La hipófisis está situada en la silla turca del esfenoides, separada
del cráneo por la tienda de la hipófisis, una membrana meníngea, la cual está
atravesada por el tallo hipofisario que une la hipófisis al hipotálamo. Pesa en una
persona adulta entre 500-900 mg, aunque puede duplicarse durante el embarazo.
Según su origen embriológico podemos diferenciar en la hipófisis dos partes: la
adenohipófisis de origen epitelial, que deriva de la bolsa de Rathke (evaginación
del ectodermo de la región bucofaríngea primitiva); y la neurohipófisis que se
origina de una evaginación del piso del tercer ventrículo, es decir, el hipotálamo.
128
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.5
La adenohipófisis está formada a su vez por tres partes: la pars distalis, donde se
encuentran mayormente las células secretoras, la pars intermedia que suele ser
atrófica en el ser humano, y la pars tuberalis que rodea a la eminencia media y al
tallo neural. El lóbulo anterior de la glándula pituitaria está compuesto
principalmente por cordones celulares entrelazados y una red extensa de capilares
sinusoides. El endotelio de tales vasos finos es fenestrado, similar al de otros
órganos endócrinos. Las células contienen gránulos de hormona almacenada, los
cuales son expulsados de ellas por exocitosis. También contiene células
foliculoestrelladas que envían prolongaciones entre las células secretoras
granuladas. Dichas células generan factores paracrinos que regulan el crecimiento
y la función de las células secretoras. De ese modo, el lóbulo anterior puede
ajustar la proporción relativa de tipos de células secretoras para satisfacer
diferentes exigencias en cuanto a hormonas durante las distintas etapas de la vida.
Las hormonas secretadas por el lóbulo anterior de la hipófisis se pueden agrupar
en tres grupos según su estructura química:
7.2.1 Hormonas Glucoproteicas
TSH o tirotrofina, FSH u hormona folículo estimulante y LH u hormona
luteinizante. Estas hormonas están formadas por una proteíca constituida por dos
subunidades alfa y beta. Las subunidades beta de las tres homonas mencionas se
conocen como TSHB, FSHB y LHB. Estas subunidades se hallan glucosiladas. La
subunidad alfa conocida como glucoproteína hormonal alfa o CGA es una cadena
común a las tres hormonas mencionadas y también para la GCH o gonadotrofina
coriónica humana. Esta última no es producida por hipófisis sino por el
129
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
sincitiotrofoblasto. La CGA es codificada por el mismo gen para todas las
hormonas y tambien se halla glicosilada. En cambio la subunidad beta es
codificada por genes distintos. Varían también por sus puntos de glicosilación:
aminoácidos 50 para LHB, 43 para TSHB y dos glicosilacioenes en posición 25 y
42 para FSHB.
Las cadenas FSHB y LHB tienen un péptido señas (PS) que se elimina, de la
misma manera que en la subunidad CGA. Luego FSHB y CGA, igual que LHB y
CGA se unen por puente de disulfuro, Figura 7.6.
Figura 7.6
La cadena TSHB tiene un péptido señal y un propéptido que se eliminan y luego
se une por puente disulfuro con la subunidad CGA
Figura 7.7
7.2.2 Hormonas Péptidicas
La hormona de crecimiento, somatotrofina o GH es una hormona de estructura
proteica, sin aminoácidos glicosilados y formada por una sola cadena
130
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
polipeptídica, derivada de un precursor a la que se le elimina un péptido señal.
Tiene un peso molecular aproximado de 20 KDa, Figura 7.8.
Figura 7.8
Prolactina o PRL, formadas aproximadamente por 200 aminoácidos, derivada de
un precursor con un péptido señal, Figura 7.9. Es similar a la somatotrofina
coriónica humana, una hormona producida durante el embarazo, pero que
interactua con receptores de prolactina y no de hormona de crecimiento.
Figura 7.9
7.2.3 Hormonas derivadas de propiomelanocortina
La proopiomelanocortina (POMC) es una proteína que da origen por hidrólisis a
diversas hormonas de estructura polipeptídica, Figura 7.10.
La ACTH o corticotrofina, hormona de 39 aminoácidos que actúa sobre la corteza
suprarrenal.
Las hormonas melanocito estimulante de la cual hay tres tipos MSHα, MSHβ y
MSHγ. Son hormonas que interviene en la pigmentación de la piel.
La lipotropina es una hormona peptídica que actua incrementando los ácidos
grasos libres. La metencefalina es un inmunomodulador y la endorfina es
considerada la hormona del bienestar.
131
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.10
Cada una de estas hormonas es secretada por un grupo de células diferenciadas
ubicadas en la pars distalis de la adenohipófisis:
• Las células somatotropas (acidófilas) son las más abundantes y producen GH.
• Las células mamotropas (acidófilas) producen PRL. Aumentan con el
embarazo y la lactancia.
• Las células corticotropas (basófilas): secretan ACTH.
• Las células gonadotropas (basófilas): secretan FSH y LH.
• Las células tirotropas (basófilas): son las más escasas y secretan TSH.
Las trofinas hipofisarias u hormonas tróficas (HT), son liberadas por la hipófisis
ante el estímulo de las hormonas liberadoras del hipotálamo (RH). Estas HT
actuan sobre otra glándula de secreción interna (G2) la que produce otra hormona
(H) que actuará sobre la celula target (T). Otras hormonas hipofisarias son
liberadas ante el estímulo de factores liberadores hipotalámicos (RH), pero actuan
directamente sobre el tejido target (T). En la Figura 7.11 se muestran estos tipos
hormonales.
132
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.11
Dentro del grupo hormonas hipofisarias que actuan directamente sobre el tejido
target encontramos a la GH que actúa directamente sobre tejidos periféricos como
hueso, músculo e hígado. De la misma manera actua la PRL, fundamentalmente
sobre la glándula mamaria. En cambio las demás actúan sobre una glándula
periférica y sólo indirectamente sobre los tejidos blanco.
La TSH actúa sobre la glándula tiroides, la que produce hormonas tiroideas en
respuesta al estímulo. La ACTH tiene su acción sobre la corteza suprarrenal, la
que responde con la secreción de glucocorticoides y esteroides adrenales. La FSH
y LH actúan sobre las gónadas regulando la secreción de hormonas sexuales y la
proliferación y maduración de las gametas.
Estos sistemas constituyen ejes que son controlados por mecanismos de
retroalimentación largos y cortos, negativos o positivos. La retroalimentación es la
propiedad de los sistemas cibernéticos, vivos o mecánicos, por la cual las
consecuencias de la acción de un sistema, es decir su salida, son transmitidas de
vuelta al sistema como parte de la entrada, influyéndolo. Se dice que esta es
negativa cuando el sistema tiende a mantener la constancia de la variable, es decir
mantenerla dentro de la placa homeostática. Esto es lo que pasa con la mayoría de
133
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
los ejes hipotálamo-hipofisarios, ya que la secreción de una de hormona
liberadora hipotalámica esta modulada por la cantidad de hormona trófica liberada
por la adenohipófisis o por el nivel de la hormona secretada por la glándula
periférica. Es decir, a modo de ejemplo si hay una gran cantidad de TSH
circulante, la cual está estimulando a su vez a la glándula tiroides para que secrete
hormonas tiroideas, estas hormonas ejercerán una retroalimentación negativa
sobre el hipotálamo para que disminuya la secreción de TRH que es la que está
dando origen al aumento de secreción de TSH y así mantener niveles normales de
estas hormonas en sangre y por lo tanto una adecuada estimulación de la glándula
tiroides.
Por otro lado, la retroalimentación positiva es la propiedad de las salidas de actuar
sobre las entradas tendiendo a acentuar la desviación desde el punto de partida,
generando un círculo vicioso de alejamiento progresivo del valor óptimo. Es
menos frecuente este mecanismo en el organismo humano y sucede en ciertas
situaciones puntuales como la coagulación de la sangre o la liberación de
oxitocina durante el parto y la lactancia. Por ejemplo durante la lactancia, la
succión del pezón por el niño produce oxitocina, que a su vez permite la secreción
de la leche; cuanto más se succiona, más oxitocina se libera y más leche es
secretada. Es decir que hasta que el estímulo no cesa (la succión del pezón y el
llanto del niño en el caso del reflejo eyecto lácteo o la distensión vaginal en el
caso del parto) la secreción de oxitocina irá en aumento.
Por otro lado, los mecanismos de retroalimentación son largos cuando el nivel de
la hormona circulante secretada por la glándula periférica (tiroxina, cortisol,
estrógenos, testosterona) actúa directamente sobre la adenohipófisis o sobre el
hipotálamo. Cortos cuando la hormona adenohipofisaria actúa sobre la secreción
hipotalámica que la modula, y ultracortos cuando pueden regular su propia
liberación, Figura 7.12.
134
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.12
El lóbulo posterior de la hipófisis o neurohipófisis está formada por el proceso
infundibular o lóbulo neural, el tallo neural constituido principalmente por los
axones de las neuronas que conforman el núcleos supraóptico y paraventricular, y
por la eminencia media donde se dan las relaciones neurohemáticas. En la
neurohipófisis, se observa que las terminaciones de los axones supraópticos y
paraventriculares están en estrecha relación con los vasos sanguíneos. Es el lugar
de liberación de las hormonas antidiurética y oxitocina. También se detectan
pituicitos o células estrelladas que son astrocitos modificados.
La conexión neurovascular entre la unidad hipotálamo-hipofisaria y la
circulación sistémica, necesaria para que las hormonas hipofisarias lleguen a sus
tejidos diana, se hace a través de las ramas hipofisarias de la carótida interna que
135
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
constituyen los sistemas porta hipotálamo-hipofisarios que se dividen largo y
corto.
-Sistema porta largo: la arteria hipofisaria superior se ramifica en un plexo
primario en la región de la eminencia media y desde allí forma vasos venosos
que transitan por el tallo hipofisario y al llegar al lóbulo anterior se vuelve a
ramificar en un nuevo plexo capilar secundario.
-Sistema portal corto: la arteria hipofisaria inferior se dirige hacia la
neurohipófisis y allí se ramifica en unos pocos vasos formando el plexo capilar
primario que se reunifica para dirigirse a la adenohipófisis donde vuelve a
capilarizarse en una red secundaria.
Figura 7.13
El sistema portal largo es la principal vía de regulación entre hipotálamo y
adenohipófisis. Su interrupción provoca una desconexión funcional
adenohipofisaria pero no la necrosis de esta parte de la glándula, ya que la
circulación nutricia le llega a través del sistema portal corto.
136
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
7.3.
Ejes hipotalamo hipofisarios
Introducidos los órganos centrales del sistema neuroendocrino pasaremos a una
breve descripción de sus ejes. En la Figura 7.14 se muestra las hormonas que
relacionan hipotálamo con adeno y neurohipófisis, así como la relación de éstas
ultimas con las diferentes glándulas periféricas. Un conjunto de hormonas que
relaciona hipotálamo-hipófisis-glandula periférica, lo llamamos eje. Existen
básicamente tres ejes: hipotálamo-hipofiso-tiroideo, hipotálamo-hipofiso-gonadal
e hipotálamo-hipofiso-adrenal.
Figura 7.14
7.3.1 Eje hipotálamo-hipófiso-tiroideo
El hipotálamo secreta la TRH ante estímulos como el frío, niveles bajos de T3 y
señales periféricas que mantienen la homeostasis energética, como la leptina y la
insulina. Contrariamente, en cambio en situaciones de ayuno y restricción de
alimentos la liberación de TRH disminuye, reduciéndose la tasa del metabolismo
y la degradación de reservas energéticas. La TRH estimula a las células tirotropas
de la adenohipófisis que van a secretar la TSH, la cual va a actuar sobre la
glándula tiroides estimulando la producción de hormonas tiroideas,
triyodotironina o T3 y tiroxina o T4 a partir de su proteína precursora: la
137
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
tiroglobulina y de iodo proveniente de la dieta. Está síntesis se hace sobre el
aminoácido tirosina al que se adiciona iodo para formar residuos
monoyodotirosina (MIT) y diyodotirosina (DIT), que luego se combinan para dar
T3 y T4. La T3 y T4 aumentan el consumo de oxígeno y el metabolismo basal, ya
que estimulan la síntesis proteica, el consumo de glucosa, lípidos y aminoácidos,
entre otras funciones. La Figura 7.15 representa esquemáticamente los principales
componentes del eje detallado.
Figura 7.15
Receptores de tiroxina en cerebro: según la base de datos The human protein
atlas, en el cerebro hay una alta expresión de receptores de tiroxina alfa, como
lo muestra el mapa de expresión de esta base, Figura 7.16. Estos gráficos
muestran la expresión de RNAm y proteinas como dos barras horizontales,
hacia la izquierda y hacia la derecha. Cada órgano ocupa una línea el cerebro es
el primero de esta lista. Además si se profundiza un poco en la base de datos se
puede comprobar que la mayor expresión se halla en las neuronas y no en
células endoteliales o de la glia
138
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.16
7.3.2 Eje hipotálamo-hipófiso-gonadal
La liberación de GnRH por el hipotálamo estimula la secreción de FSH y LH por
las células gonadotropas de la adenohipófisis, las cuales van a actuar sobre las
gónadas: ovario o testÍculo, aumentando la síntesis de estrógenos y andrógenos a
partir de colesterol, Figura 7.17.
139
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.17
Específicamente la LH estimula la producción de testosterona por las células de
Leydig del testÍculo y por las células de la teca del folículo ovárico. En la mujer la
LH también es importante para que se produzca la ovulación y para la producción
de progesterona por el cuerpo lúteo. La FSH estimula el crecimiento y desarrollo
de los folículos, y permite la conversión de la testosterona, sintetizada por las
células de la teca, en estradiol por las células de la granulosa de los folículos
preovulatorios. En el hombre la FSH estimula las células de Sertoli, que proveen
sostén y nutrición a las células germinales.
En cerebro se ha detectada alta expresión proteíca de receptores de estrógenos
especialmente a nivel proteíco,Figura 7.18 .
140
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.18
Y su expresión se concentra sobre neuronas, sin presencia en células endoteliales,
de la glia, o en el neuropilio.
Sin embargo del receptor de esteroides tipo 2, la expresión es casi nula, Figura
7.19.
Figura 7.19
141
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
7.3.3 Eje hipotálamo-hipófiso-prolactina
La secreción de prolactina (PRL) por las células lactotropas de la adenohipófisis
es regulada por el hipotálamo a través de la secreción de PrRH y dopamina,
Figura 7.20.
Figura 7.20
Su órgano blanco es la glándula mamaria donde aumenta la síntesis de proteínas
de la leche: caseína, betalactoalbúmina y galactosil transferasa que sintetiza
lactosa. Durante el embarazo los estrógenos y progestágenos acondicionan la
mama para la lactancia pero impiden la acción de la prolactina, y por ende la
producción de leche. Es importante destacar que en situaciones fisiológicas como
durante la lactancia donde la secreción de prolactina está aumentada, se inhibe la
liberación de GnRH por el hipotálamo, lo que detiene el eje hipotálamo-hipófisoovárico y como consecuencia no se produce la ovulación mientras se mantenga la
lactancia.
La base HPA no muestra expresión de proteínas para el receptor de prolactina en
ningún órgano. Esto ocurre cuando el laboratorio donde se realizó el estudio
carece de anticuerpos para demostrar la presencia por inmunohistoquímica. Sin
embargo como se puede ver en la Figura 7.21, la mayor expresión de RNAm se
halla en cerebro.
142
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.21
7.3.4 Eje hipotálamo-hipófiso-GH
Las células somatotropas de la adenohipófisis secretan la hormona de crecimiento
o somatotropina (GH) ante la estimulación de estas células por el factor
hipotalámico GHRH o se inhibe su secreción por la acción de la somatostatina
(SST) de origen hipotalámico. Ambas hormonas hipotalámicas hacen efecto en las
células somatotropas a través de receptores de membrana, GHRH-R y SST-R,
Figura 7.22.
143
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.22
La GH es una hormona de acción hiperglucemiante, es decir que junto a las
catecolaminas y el glucagón permiten la liberación de glucosa desde el hígado
hacia la sangre cuando ésta es requerida, por ejemplo durante el ayuno. La GH
también estimula la síntesis de ARN y de proteínas y durante el ayuno activa la
lipólisis como fuente energética. Es entendible entonces que uno de los estímulos
para su secreción a través de la liberación hipotalámica de GHRH sea el ejercicio
y el ayuno (hipoglucemia y baja cantidad de ácidos grasos libres) y que por el
contrario la hiperglucemia y una alta cantidad de ácidos grasos libres estimulan la
liberación de somatostatina por el hipotálamo inhibiendo así la liberación de GH.
La GH estimula la liberación de IGF-1, también conocido como factor insulino
simil-1 o somatomedina C, factor polipeptídicos de crecimiento secretado
principalmente por el hígado, que median el efecto de la GH sobre distintos
tejidos como hueso y cartílago. La IGF-1 puede actuar tanto en receptores
específicos como sobre los receptores de insulina, estimulando el consumo de
glucosa, la osificación y el desarrollo muscular, al mismo tiempo que inhibe la
apoptosis.
En cerebro hay baja expresión de RNAm para el receptor de GH, sin embargo
tiene buena expresión proteíca y ésta se concentra en los sumas neuronales. Como
se ve en la Figura 7.23. el hipocampo es el principal sitio de localización. La
144
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
misma figura no muestra expresión en hipotálamo, pero se debe a que no hay
información al respecto. Esto se evidencia por la expresión N/A.
Figura 7.23
7.3.5 Eje hipotálamo-hipófiso-oxitocina
La oxitocina, sintetizada a nivel hipotalámico (especialmente por el núcleo
supraóptico) y secretada a nivel del lóbulo posterior de la hipófisis, llega a sus
órganos blancos a través de la sangre. La glándula mamaria es uno de los blancos
de la oxitocina, donde interviene en el reflejo eyectolácteo ya que la succión del
pezón estimula la secreción de oxitocina, la cual produce la contracción de las
células mioepiteliales del alvéolo mamario. Otro órgano blanco es el útero. La
distensión vaginal genera liberación de oxitocina, la cual produce la contracción
de la musculatura lisa uterina, por lo que interviene en el parto (reflejo
neuroendocrino del parto).
145
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.24
Se ha demostrado la presencia de RNAm del receptor de oxitocina en diversos
sectores del sistema nervioso, incluyendo el hipotálamo. De esta manera realiza
un proceso de retroalimentación ultracorto de control de su secreción. Por
supuesto que su mayor expresión se halla en glándula mamaria y menos en
endometrio, Figura 7.25.
146
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.25
7.3.6 Eje hipotálamo-hipófiso-ADH
La hormona antidiurética o arginina vasopresina, es sintetizada especialmente en
el núcleo paraventricular y liberada a nivel de la neurohipófisis junto a otro
péptido, la neurofisina II. Produce vasoconstricción periférica y permite la
reabsorción de agua a nivel renal por estimular la expresión de acuaporina 2 en la
membrana luminal de las células principales del túbulo colector y las aquaporinas
3 y 4 en la membrana basolateral. Los estímulos para su secreción están
relacionados con la disminución del volumen circulante efectivo y con el aumento
de la osmolaridad plasmática. Esta última variable es sensada por osmorreceptores
a nivel hipotalámico al mismo tiempo que producen la sensación de sed.
147
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.26
También son estímulos de su secreción el ejercicio, el calor y los vómitos. Inhiben
su secreción el frío y el etanol. La ingesta de agua y los mecanismos de
concentración de la orina son las dos variables fisiológicas de mayor importancia
en la regulación del agua corporal total y ambas están gobernadas por el
hipotálamo. Las neuronas osmorreceptoras se localizan en el órgano vasculoso de
la lámina terminal (OVLT), el órgano subfornical (OSF), la región preóptica
medial y lateral, y el hipotálamo lateral y los núcleos supraóptico y
paraventricular. Es importante destacar que el OVLT y el OSF, dos zonas carentes
de barrera hematoencefálica, poseen receptores para angiotensina.
Respecto de los receptores de arginina vasopresina, existe poca expresión del
receptor VPR2 en cerebro y está ausente el receptor VPR1a. Por su parte el
Receptor V1b se demostró su presencia en células de la hipófisis anterior.
148
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.27
7.3.7 Eje hipotálamo-hipófiso-suprarrenal
El hipotálamo produce CRH que actúa sobre las células corticotropas del lóbulo
anterior de la hipófisis estimulando la liberación de ACTH, la cual va actuar sobre
la corteza suprarrenal estimulando la secreción de glucocorticoides por la zona
fascicular y en menor medida de andrógenos por la zona reticular.
Figura 7.28
149
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Los glucocorticoides, en especial el cortisol, se secretan ante el estrés tanto físico
como emocional, el ejercicio, el dolor, la activación de la inmunidad celular, la
hipoglucemia severa y disminuyen su secreción las endorfinas, Figura 7.28. Aún
así, el cortisol presenta un ritmo circadiano característico. En una persona normal
con períodos sueño-vigilia estables, se presenta con episodios secretorios a lo
largo de las 24 horas. La concentración plasmática de cortisol es más alta al
despertar y declina durante el día, hasta llegar a un mínimo durante la primera y
segunda horas del sueño. Luego, sus niveles suben en forma gradual en las fases
ulteriores del sueño para volver a un máximo al despertar. Tiene su máximo
aproximadamente entre las 4am y las 6am y su mínimo entre las 8pm y 10pm. El
95% circula unido a la transcortina, su proteína de transporte, siendo solo la
fracción libre responsable de sus efectos.
Los glucocorticoides producen los siguientes efectos:
• Aumentan la degradación de proteínas y la conversión de aminoácidos a
glucosa por aumento de la gluconeogénesis. Como consecuencia inducen
balance nitrogenado negativo que conduce a debilidad muscular e
hiperglucemia. Además disminuyen el ingreso de glucosa a las células, gracias
a que inhibe la expresión de los transportadores de glucosa GLUT4 a nivel del
músculo esquelético, tejido adiposo y miocardio. Este último efecto también
lo ejerce inhibiendo la síntesis de insulina.
• Aumentan la resorción ósea y disminuyen la diferenciación de osteoblastos,
por lo que prevalece la resorción ósea por sobre la formación, produciendo
pérdida de tejido óseo y fragilidad ósea.
• Inhiben la fosfolipasa A2 que produce ácido araquidónico, el precursor de las
prostaglandinas y leucotrienos, compuestos que en la reacción inflamatoria
favorecen el aumento de la permeabilidad vascular. También inhiben la acción
de la histamina sobre los vasos sanguíneos. Ambas acciones generarán los
efectos antiinflamatorios por lo que estos compuestos normalmente son
conocidos.
• Activan la lipólisis a concentraciones bajas, pero también la lipogénesis en
lugares específicos como cara y abdomen, generalmente ante concentraciones
altas y prolongadas en el tiempo.
La secreción de mineralocorticoides por la zona glomerular es regulada por el
sistema renina angiotensina aldosterona, aunque es necesaria la presencia de
ACTH para su síntesis, ya que permite la conversión de colesterol en
pregnenolona. Estos últimos, en especial la aldosterona, aumenta la reabsorción de
sodio y estimula la secreción de potasio a nivel renal para aumentar la volemia y
por ende la presión arterial.
Ante la acción de ACTH se estimulará el paso de colesterol a pregnenolona por
acción de la enzima 20,22 desmolasa. La pregnenolona luego es transformada en
150
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
progesterona por acción de la enzima 3-hidroxiesteroide deshidrogenasa y la 4,5isomerasa. La actividad enzimática 17-hidroxilasa forma a partir de pregnenolona
y progesterona, 17-hidroxipregnenolona y 17- hidroxiprogesterona,
respectivamente. La 17-hidroxipregnenolona se transformará en 17hidroxiprogesterona, la que por acción de la enzima 21-hidroxilasa forma el 11desoxicortisol que por hidroxilación en el carbono 11 forma luego el cortisol en
una reacción catalizada por la enzima 11-hidroxilasa. El cortisol podrá ser
transformado reversiblemente a cortisona, su forma inactiva, por acción de la 11hidroxiesteroide deshidrogenasa de la cual existen dos isoenzimas. Los
glucocorticoides son inactivados por reducción del primer anillo del
ciclopentanoperhidrofenantreno y luego conjugados con ácido glucurónico, por
acción de la enzima glucuroniltransferasa, para su posterior excreción.
Figura 7.29
Los receptores de glucocorticoides se hallan expresados en prácticamente todos
los organos. El cerebro no es una excepción con expresión a nivel de la glia,
endotelia, neuronas y neuropilio, .
151
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
Figura 7.30
7.4.
Disruptores endócrinos
El concepto de disruptores endócrinos ambientales (EED, de sus sigas en inglés
Environmental endocrine disruptors) existe desde la década del sesenta del siglo
pasado y hace especial referencia a sustancias tóxicas del medio ambiente que
afectan el sistema endócrino. La Agencia de protección ambientas de los Estados
Unidos define a un EED como una sustancia externa que puede interferir en la
secreción, transporte, unión, acción, metabolización o eliminación de una
hormona de producción natural en el organismo y que son responsables de la
homeostasis, reproducción y desarrollo.
Los EED son innumerables, muchos de ellos son plaguicidas y los estudios
realizados son fundamentalmente en animales. Los mas peligrosos son los
conocidos contaminante orgánicos persistentes (POPS de sus siglas en inglés:
Persistent organic pollutans). El DDT es uno de los clásicos ejemplos.
7.4.1 EED y eje hipotalamo-hipofiso-gonadal
No existen diferencias sexuales entre mujeres y hombres en los dos primeros
meses del embarazo. Luego la aparición de la dihidrotestosterona, determina la
diferenciación a hombre. Se podría decir que la estructura de mujer es la forma
por defecto de los humanos y a partir de estas se produce el hombre. La
diferenciación sexual del cerebro ocurre luego de la aparición de la DHT en las
semanas 8 a 20 de embarazo. Así, la ciencia ha demostrado grandes diferencias en
el cerebro humano entre mujeres y hombres. Por ejemplo, está demostrado que las
152
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
mujeres tienen mejor desarrollo en lo que refiere al lenguaje y motricidad fina.
Este programación del cerebro se ha demostrado en algunas enfermedades. Por
ejemplo en la la hipertrofia adrenal congénita, una enfermedad genética
caracterizada por un déficit de la enzima 21-hidroxilasa que transforma 17hidroxiprogesterona en 11-desoxicortisol, aumenta la producción fetal de
andrógenos suprarrenales, entre ellos la dehidrotestosterona y la testosterona. En
las niñas con esta patología a pesar del tratamiento se observa una tendencia a
elegir juguetes de niños, así como a elegir compañeros varones, al revés de las
niñas sin esta patología.
Los estrógenos parecen tener un rol crucial en la sinaptogénesis, dado su rol en
recuperar la perdida de densidad dendrítica por ovariectomia en ratas.
La hipótesis es que la exposición fetal o en los primeros años de vida a EED,
puede generar cambios que permanecen silenciosos y hacen su aparición con el
envejecimiento, al disminuir funciones del sistema nervioso. Muchos EED tiene
acción antiestrógeno o mimetizan la acción de estrógenos. La lista es larga pero
para citar algunos tenemos: genisteína (Figura 8.4), un compuesto presente en los
productos derivados de la soja, el DDT (difeniltricloroetano) un insecticida en
desuso, perteneciente a la lista de los POPS, los metales cadmio y plomo, algunos
insecticidas organofosforados y componentes de las barreras UV de algunas
pantallas de protección solar. Otros tienen acción antiandrogénica como los
dibenzofuranos (originados de combustión de materia carbonada en presencia de
cloro) se los conoce también como policlorodibenzofuranos, dioxinas (productos
generados por la combustión de materia organiza, Figura
8.5) y ftalatos (aditivos que se utiliza para dar flexibilidad a
los plasticos como el PVC o policloruro de vinilo).Todas
estas sustancias pertenecen a la familia de los POPS y se van
concentrando en la cadena alimenticia.
7.4.2 EED y eje hipotalamo-hipofiso-tiroideo
Muchos compuestos industriales se asociacian con la
Figura 7.31
disfunción del eje hipotálamo-hipofiso-tiroideo. Los PCB o
bifenilos policlorados (Figura 8.6), bisfenol A y ftalatos. Los
PCB con acción plaguicida pertenecen a los POPS y se asociacian con deficiencia
en el desarrollo cognitivo y descenso de los niveles de T4. El bisfenol A y ftalatos
utilizados en la industria del plástico, están muy difundidos en el ambiente y se ha
demostrado efecto disruptor del eje tiroideo disminuyendo la producción de
hormonas y la captación de iodo. Entre los pesticidas organoclorados, el DDT
(diclodifenil tricloroetano) podría unirse a receptores de las hormonas tiroideas en
parte por su similitud estructural al contener anillos aromáticos.
153
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
7.5.
Nuestra experiencia en EED
El fluoruro es el anión del elemento flúor, que tiene existencia natural formando
parte de la corteza terreste, el agua y los alimentos. Existen zonas del planeta
donde la exposición al fluoruro es muy baja. Sin embargo otras zonas presentan
elevada exposición al fluoruro. En la zona de Rosario, la exposición al fluoruro
por el agua es muy baja. El agua potable presenta cerca de 0,1 ppm, que se halla
lejos de los niveles máximos recomendados de 1.5 ppm. Por otra parte alimentos
analizados hasta el momento: té, gaseosas, yerba y arroz, tienen bajos niveles de
fluoruro y alcanzar los niveles permitidos, exigirían grandes consumos, como por
ejemplo ingerir mate equivalente a 6 Kg por día. Sin embargo, en otras zonas la
exposición al fluoruro es elevada, produciendo una entidad conocida como
fluorosis y que se debe en gran parte a su efecto disruptor del sistema endócrino.
El fluoruro y el eje hipotálamo hipofiso gonadal
Son conocidos los efectos sobre el sistema reproductor, por citar algunos
evaluados en animales, la reducción de los niveles de estrógenos y progestero, de
los receptores de FSH y aumento de LH. Los efectos son variados y
controversiales en algunos casos, pero todos muestras que la exposición a niveles
elevados de fluoruro altera el eje hipotálamo-hipofiso-gonadal.
Nuestra experiencia al respecto se relaciona con la preñez de animales. En la
primer década de este siglo fuimos consultados por problemas de preñez de vacas
y ovejas en un establecimiento de la patagonia. El fluoruro podía ser una de las
causas que produjera una disminución del 20% en la preñez. No se halló fluoruro
presente en los pastos consumidos por los animales. Las múltiples vertientes de
agua utilizadas por los animales, la mayoría tenía fluoruro despreciable sin
embargo una de ellas poseía 8 ppm, valor suficiente para producir alteraciones del
eje en discusión. Se sugirió aislar los animales de esa vertiente. Dado que las
mediciones y asesoramiento se realizó a una empresa, esta no brindó luego
resultados del cambio introducido.
El fluoruro y el eje hipotalamo hipofiso tiroideo
A nivel del eje hipotálamo-hipófiso-tiroideo, las investigacioens demuestran
alteración de este eje. Muchos trabajos demuestran disminución de T3 y T4 con
aumento de TSH y su efecto parece depender de la disponiblidad de iodo. En
trabajadores expuestos a altos niveles de fluoruro se observó disminución de la
función inmunitaría y la misma fue mayor en aquellos casos con hipofunción
tiroidea.
El fluoruro y la función del sistema nervioso
Muchos trabajos han asociado la ingesta de fluoruro a traés del agua con la
disminución de coeficiente intelectual. La mayoría de estos trabajos derivan de
paises del este asíatico. En América contrariamente, trabajos muchos de ellos
154
SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA ENDÓCRINO
realizados en Mexico, no demuestran este efecto. Factores genéticos podrían estar
relacionados a esta respuesta.
El consumo de fluoruro se asocia a exitotoxicidad relacionada fundamentalmente
a la liberación de glutamato. Este efecto se asociaría a alteración en la respuesta
de receptores de tipo NMDA y AMPA de glutamato, afectados por el estrés
oxidativo y la peroxidación lipídica inducida por el fluoruro. Los transportadores
de recaptación de glutamato son inhibidos por numerosos compuestos, entre ellos
el alumnio. Está demostrado que el fluoruro al unirse con el alumnio, potenciaría
la llegada de estos a las sinapsis glutamatoergicas, disminuyendo su recaptación y
prolonganodo el efecto del glutamato. También podría deberse a alteacion de las
proteínas involucradas en esta sinapsis por lipoperoxidación asociada al aumento
del estrés oxidativo inducido por el fluoruro.
El fluoruro aumenta la actividad de las enzima oxido nÍtrico sintetasa, formandose
más óxido nítrico. Por otra parte produce alteración del funcionaiento de la cadena
respiratoria con lo que aumenta la producción radicar superóxido. Éste puede
general peróxido de hidrógeno y radicales oxhidrilos responsables del estrés
oxidativo y además al combinarse con el óxido nitrico, formar especies reactivas
del nitrógeno que contribuyen al estrés oxidativo y el efecto sobre el sistema
nervioso.
En nuestro laboratorio en la Facultad de Medicina de la UNR demostramos que el
fluoruro disminuye la captación de glucosa por el sistema nervioso y esto podría
ser una consecuencia del efecto que el fluoruro tiene disminuyendo la oxidación
del NADH en la cadena respiratoria con la disminución del consumo de oxígeno y
el aumento de la producción de radical superoxido. La menor oxidación de
NADH produciría una disminución del NAD, dificultando así la metabolización
de la glucosa, produciendo aumento de la glucosa intracelular y por ende
disminución de la captación por las células nerviosas. Estudios realizados en los
últimos años con ratas y fluoruro en agua de bebida a niveles que podrían producir
fluorosis, demostraron que la captación de glucosa no es afectada por el fluoruro.
La demostración se realizó por tres modelos experimentales independientes:
medición de la captación de glucosa luego de una sobrecarga oral, perfusión de
cerebro y captación de glucosa radioactiva. Tampoco se demostró efecto del
fluoruro sobre el aprendizaje en ratas, tanto luego de una dosis o bien por
consumo en el agua de bebida.
El fluoruro y la secreción y acción de la insulina
7.6.
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PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
8.
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
Camila Lucía Sánchez
La psiconeuroinmunoendocrinología (PNIE) es una rama de la medicina que tiene
como objetivo el estudio de la interrelación de los sistemas psíquico, neurológico,
inmunológico y endócrino, que son los sistemas de regulación y control del
organismo. Tienen distintos elementos para su comunicación: el sistema psíquiconeurológico usa neurotransmisores (NT); el inmunológico, citoquinas e
interleuquinas (IL) y el endócrino, hormonas, Figura 8.1. De todas formas,
estudios demuestran que todos estos elementos de comunicación son sintetizados
en todos los sistemas. Además, todos los órganos del sistema PNIE tienen
receptores específicos para todos estos mediadores de comunicación, lo cual
evidencia la interrelación entre los subsistemas.
Figura 8.1
Este vínculo tan estrecho entre los sistemas implica que la desregulación de uno
de ellos afecta al sistema PNIE en su totalidad, que se puede manifestar en el
plano físico o psicológico. Es por esto que la PNIE se tiene cada vez más en
consideración a la hora de abordar un caso clínico determinado, ya que permite
hacer un tratamiento más holístico y, por lo tanto, más efectivo al mejorar la
calidad de vida y el pronóstico de ciertas enfermedades. Además, la PNIE
modifica también los métodos diagnósticos al orientar el interrogatorio en la
consulta médica hacia nuevos aspectos que pueden ser la causa o contribuir a la
enfermedad por la que consulta el paciente.
A continuación se hace un análisis separado de cada uno de los subsistemas para
así poder integrarlos.
157
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
8.1.
Sistema psíquico
Está representado por las siguientes áreas cerebrales, encargadas del
procesamiento emocional de eventos y su consecuente expresión:
• Circuito límbico. Es una unidad funcional de estructuras cerebrales
encargada del procesamiento de estímulos emocionales y su integración,
junto con función de memoria y aprendizaje. Está formado por:
◦ Hipocampo: contiene la memoria genética, que es la base de los
instintos de la especie, y la memoria afectiva. Por ejemplo, el
hipocampo está relacionado con las emociones implicadas en el apego
y, así, en el cuidado de miembros de la especie por medio de formación
de vínculos sociales.
◦ Amígdala: Se encarga de la autopreservación según si el evento que
está viviendo el individuo le es familiar o no, es decir, que tiene
memoria no solo filogenética (de la especie), sino también
ontogenética, o sea, del individuo en particular y sus experiencias
personales. Por esto, podemos decir que la amígdala está implicada en
el desarrollo de un “miedo condicionado” en cada individuo.
◦ Área septal: formada por el fórnix, cuerpo calloso y fibras de
asociación que, en conjunto, están encargados de las funciones de
preservación de la especie ya que activa el sistema de alerta, inhibe el
límbico y aumenta la memoria junto con la atención selectiva.
◦ Comisura anterior: Une los sistemas límbicos de cada hemisferio.
◦ Ganglios basales límbicos: Encargados de estabilizar las conductas
instintivas. Cuando están alterados hay inestabilidad como en la
enfermedad de Parkinson.
• Circuito paralímbico: es el encargado de jerarquizar, es decir, de dar un
cierto grado de importancia a determinadas experiencias y también cumple
un rol fundamental en las relaciones interpersonales.
◦ Corteza basolateropolar y entorrinal: Conecta lo sensorial con lo
emocional, es decir, interviene en el sentimiento que se le atribuye a
una determinado estímulo percibido por medio de los sentidos.
◦ Corteza orbitaria: Encargada de evitar actos impulsivos para que
tengan adecuación social.
◦ Corteza prefrontal: Tiene función cognitiva para intelectualizar y
racionalizar las experiencias vividas. Disminuye su función en la
demencia y esquizofrenia.
◦ Cortezas asociativas
◦ Cerebelo: Regulador del tono de respuesta del equilibrio motor,
sensorial y de la conducta.
158
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
•
8.2.
Circuito pineal: Empieza en las células ganglionares retinales que son
fotorreceptores neurosensibles, luego el estímulo lumínico se dirige al
núcleo supraquiasmático hipotalámico y termina en la glándula pineal.
Esta glándula secreta principalmente serotonina, noradrenalina y
melatonina. Funcionalmente, este circuito es un “transductor
neuroendócrino” ya que transforma los estímulos lumínicos (nerviosos) en
químicos (endócrino) produciendo melatonina para sincronizar el ritmo
circadiano, que es interno, con el externo, por lo que podemos decir que la
luz modula su capacidad secretora.
Sistema neurológico
Compuesto por el Sistema Nervioso Central (SNC) y el Sistema Nervioso
Periférico (SNP). Sus medios fundamentales de comunicación son los
neurotransmisores y neurorreguladores.
8.3.
Sistema endócrino
Lo componen los ejes hipotálamo-hipófiso-periféricos ya mencionados en el
capítulo anterior. Desde un punto de vista más integrador, estos ejes también se
pueden llamar córtico-límbico-hipotálamo-hipófiso-periféricos, ya que el
funcionamiento del hipotálamo también está determinado, a su vez, por estímulos
provenientes del sistema límbico y la corteza cerebral.
8.4.
Sistema inmunológico
El sistema inmunológico es un conjunto de órganos, células circulantes y
mediadores químicos que tienen como objetivo común proteger al organismo de
agresiones externas. Puede llevar a cabo esto ya que discrimina lo propio de lo
ajeno, por lo que se le atribuye la propiedad de tolerancia.
Además, esta diferenciación de lo ajeno es registrada para luego ser repetida más
eficazmente y así proteger al organismo de futuras reinfecciones, por lo que
también podemos decir que el sistema inmunológico tiene memoria.
Por último, también es específico ya que las características mencionadas,
tolerancia y memoria, se realizan frente al componente químico determinado al
que fue expuesto el sistema y ante el cual tuvo que actuar. La especificidad del
sistema la brindan los receptores de membrana que tienen las células inmunes, que
tienen una conformación química que les permite actuar contra agentes patógenos
determinados y no contra células normales del organismo.
Para cumplir su función, el sistema inmunológico debe reconocer y responder ante
un antígeno, que es toda estructura química capaz de estimular la producción de
anticuerpos. Los antígenos pueden ser microorganismos, cuerpos extraños, células
neoplásicas, etc. y por ellos se desencadena la respuesta inmunológica.
159
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
En condiciones normales, el organismo cuenta con ciertas barreras para evitar el
ingreso de antígenos. Ellas son: la piel, el movimiento ciliar en el aparato
respiratorio, el pH gástrico ácido y las lisosimas en las lágrimas y en la saliva. Si
estas barreras son sobrepasadas por el antígeno, comienza la respuesta inmune
propiamente dicha.
La respuesta inmune puede ser de dos tipos:
• Inmunidad innata: Actúa rápidamente, en horas.
◦ Componentes celulares: leucocitos polimorfonucleares (neutrófilos,
basófilos, eosinófilos), macrófagos, células natural killers (NK) y
células dendríticas. Estas últimas son intermediarias entre la
inmunidad innata y la adaptativa.
◦ Componentes humorales: Son solubles. Ellos son: proteínas del
complemento, proteínas de fase aguda como la proteína C reactiva
(PCR). Las proteínas de complemento son un conjunto de proteínas
que se activan sucesivamente para, finalmente, activar al Complejo de
Ataque a la Membrana (MAC) cuya función es producir apoptosis de
la célula afectada y eliminación del patógeno. Además, la proteína
C3B que forma parte de este sistema, se une a las células patógenas
que invaden el organismo, como podría ser un microorganismo.
Realiza esto para “marcar” esta célula y, así, sea más fácil su
fagocitosis por los neutrófilos y macrófagos. Este proceso de
“marcado” se llama opsonización.
• Inmunidad adaptativa: Si bien los procesos de inmunidad innata y
adaptativa son sincrónicos, es decir, comienzan al mismo tiempo, la
inmunidad adaptativa ejerce efecto más tardíamente que la innata.
◦ Componentes celulares: Linfocitos B y T
◦ Componentes humorales: Anticuerpos, provenientes de los linfocitos B
activados también llamados plasmocitos.
En las primeras horas se lleva a cabo la respuesta inmune innata. Comienza con la
inflamación que consiste en una vasodilatación con aumento de permeabilidad de
los vasos del tejido conectivo afectado. Estos cambios son parcialmente
estimulados por la interleuquina 1 (IL-1), interleuquina 6 (IL-6) y el factor de
necrosis tumoral (TNF), liberados por macrófagos.
La IL-1, IL-6 y TNF tienen efectos a nivel local, como el reclutamiento y
activación de neutrófilos. Además presentan efectos a nivel sistémico:
• Estimulan la producción hepática de proteínas de fase aguda y del
complemento.
• A nivel hipotalámico afectan el centro termorregulador produciendo un
aumento en la producción de prostaglandinas que aumentan la
temperatura corporal y disminuyen el apetito. Además, se activa el eje
160
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
hipotálamo-hipófiso-adrenal por lo que aumenta la secreción de ACTH
que
estimula
la
producción
suprarrenal
de
cortisol,
dehidroepiandrosterona (DHEA) y aldosterona.
• Estimula la producción de leucocitos por parte de la médula ósea
• Produce lipólisis en el tejido adiposo con atrofia de las fibras
musculares esqueléticas, lo cual llevaría a caquexia en el largo plazo
La Figura 8.2esquematiza los cambios explicados anteriormente
Figura 8.2
Es importante tener en cuenta el proceso de síntesis de prostaglandinas,
estimulada por los mediadores inflamatorios mencionados, ya que esta puede ser
alterada en ciertas situaciones como ante la administración de ciertos fármacos,
tema a tratar en futuros capítulos.
Su síntesis comienza con la conversión del ácido araquidónico en PGG2 y
posteriormente en PGH2, la cual es la primera prostaglandina, Figura 8.3. A partir
de esta, se llevan a cabo diferentes modificaciones químicas que llevan a la
formación de PGE2, PGF2, Tromboxano (TXA) y prostaciclina (PGI2).
Los leucotrienos se sintetizan por acción de la lipo-oxigenasa que cataliza la
conversión de ácido araquidónico en ácido hidroperoxi-eicosatetraenoico
(HPETE). Las lipo-oxigenasas tienen especificidad celular y también por el sitio
de la cadena carbonada en el cual insertan el grupo hidroperoxi. Los leucocitos,
por ejemplo, contienen 5-lipo-oxigenasa y 12-lipo-oxigenasa, que producen 5HPETE y 12-HPETE, mientras que las plaquetas solo tienen 12-lipo-oxigenasas.
La 5 lipo-oxigenasa es la más importante, ya que conduce a la síntesis de
leucotrienos. El 5-HPETE es convertido en leucotrieno A4 (LTA4), que se
transforma en leucotrieno B4 (LTB4) por acción de una hidrolasa.
Alternativamente, en el carbono 6 del LTA4 se puede unir glutatión para formar
leucotrieno C4 (LTC4). El LTC4 pierde glutamato por hidrolisis y se obtiene
161
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
leucotrieno (LTD4), el cual se convierte en leucotrieno (LTE4) por eliminación
del resto glicina.
Figura 8.3
Si una célula dendrítica (CD) detecta un antígeno (Ag), lo incorpora y lo procesa
para así poder expresar en su membrana porciones específicas del mismo, Figura
8.4. Así, circula por la sangre y llega al ganglio linfático más próximo y le
presenta estos fragmentos del antígeno procesado a los linfocitos T allí presentes.
En esta presentación también libera una serie de citocinas específicas que son
determinadas por el lugar en el que la célula dendrítica detectó el antígeno. Así, el
linfocito T se dirige hacia ese mismo lugar para ejercer su acción, es decir,
adquiere un perfil migratorio específico. Además, los LT pueden diferenciarse en
LTCD4 y LTCD8. Específicamente los LTCD4 también pueden subdiferenciarse
en otros perfiles celulares según el antígeno. Por ejemplo, si la célula dendrítica
libera IL-12 induce un perfil de diferenciación del LTCD4 hacia el tipo Th1 que
contribuye a la reacción inflamatoria periférica por medio de liberación de IL-2
que estimula la proliferación linfocitaria. En cambio, si libera IL-4 induce la
diferenciación hacia el perfil Th2 que, a su vez, libera IL-10 y 4 que son
antiinflamatorias por disminuir la síntesis y activación de los linfocitos. Hay otros
perfiles de diferenciación y el LTCD4 se va a diferenciar en uno u otro según el
tipo de antígeno que la célula dendrítica haya procesado.
Luego, los linfocitos se dirigen a la zona de inflamación y por medio de
reacciones de cooperación y activación buscan eliminar la noxa.
162
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
Figura 8.4
Teniendo en mente la respuesta inmune normal, fisiológica, ante un antígeno,
estamos en condiciones de considerar alteraciones que se podrían producir en ella
por factores como estrés.
8.5.
Estrés
El estrés puede ser definido como la respuesta frente a un estresor, es decir, frente
a cualquier amenaza a la homeostasis del organismo. Hay situaciones físicas que
son estresores, como podría ser el frío, calor excesivo, ayuno prolongado o dolor
pero, de todas maneras, podemos decir que el estrés es subjetivo ya que lo que una
persona considera un estresor, puede no serlo para otra y, además, sus respuestas
frente al mismo pueden ser distintas.
También es necesario tener en cuenta que no todo estrés es patológico. El eustress
es de tipo fisiológico y contribuye a mantener la homeostasis con un fin de
adaptación del organismo. Esto está estrechamente relacionado con el término
alostasis, que son aquellos mecanismos o cambios que se ponen en juego para
lograr la estabilidad. En cambio, cuando estos mecanismos están sobreexigidos,
sea en duración o intensidad, estamos ante distress que produce una carga
alostática, cuyos resultados son perjudiciales para el organismo y que, por lo
tanto, no permiten su adaptación.
El estrés es subjetivo ya que depende de experiencias pasadas (infantiles, por
ejemplo) del sujeto, situaciones del presente (el marco dado por vínculos
familiares y sociales, económico, cultural y político) y factores genéticos. Estos
elementos constituyen el filtro cognitivo de las experiencias vividas y,
anatómicamente, asienta en la amígdala, el hipocampo, que en conjunto comparan
la situación vivida con experiencias previas; y en el sistema límbico que le brinda
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PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
el componente emocional a la vivencia. En base a esto, la situación será
considerada o no un estresor y, según el procesamiento cognitivo que haga el
sujeto, se determinará un estilo de afrontamiento de la misma, lo cual se denomina
coping.
Concretamente, la vía de procesamiento neurobiológico del estrés es la siguiente,
cada paso con su estructura nerviosa correspondiente:
1. Corteza cerebral: recepción de estímulo que genera miedo o no
familiaridad.
2. Tálamo: filtro cuali y cuantitativo para poder así priorizar estímulos
procesados
3. Hipocampo: procesamiento basado en memoria instintiva de la especie y
memoria del individuo, afectiva.
4. Corteza órbito-frontal y cingular: frenan respuestas instintivas ante el
estímulo procesado, es decir que hacen un procesamiento basado en el
marco sociocultural del sujeto.
A partir de este procesamiento, se activan ciertos procesadores de respuesta,
que son:
• Núcleo bronquial: produce cambios en la respiración
• Núcleo trigémino y facial: produce cambios en la expresión facial
característicos del miedo o sorpresa
• Núcleos estriados: producen la respuesta de activación motora ya que estos
núcleos activan al sistema piramidal y, así, al asta anterior medular. Esto se
ve reflejado en cambios en el sistema locomotor produciendo mecanismos
de coping distintos en cada individuo.
• Hipotálamo: se encarga de la expresión autonómica y endócrina del
procesamiento del estímulo
◦ Manifestaciones neurológicas
▪ Hipotálamo Medial: activa el sistema parasimpático produciendo
incontinencia fecal y/o urinaria, bradicardia.
▪ Hipotálamo Lateral: activa el sistema simpático produciendo
hipertensión, taquicardia, sudoración, piloerección, midriasis,
gastritis por menor producción de moco para proteger a la mucosa
gástrica del ácido clorhídrico, etc.
▪ Interacción con la amígdala: La amígdala se activa ante situaciones
interpretadas como no familiares de acuerdo al contexto en el que
vive el sujeto y también según la memoria de la especie, función
que puede llevar a cabo debido a su constante interacción con el
hipocampo. La amígdala también interactúa con el Locus
Coeruleus, estructura que se halla en el tronco encefálico, en el que
produce una estimulación de la producción de noradrenalina en
164
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
situaciones de estrés. Con situaciones de distress a largo plazo, esta
capacidad de secretar noradrenalina aumenta debido a la mayor
expresión de genes codificadores de las enzimas que participan en
su síntesis, como es la tirosina hidroxilasa.
◦ Manifestaciones endócrinas
▪ Liberación de CRH y ADH: se activan dos sistemas neuronales en
los núcleos paraventriculares (NPV) del hipotálamo: el
magnocelular, que libera antidiurética (ADH) y el parvocelular que
libera la hormona liberadora de corticotrofina (CRH). Luego, la
ADH y la CRH estimulan al Locus Coeruleus que, por vías
descendentes de la médula espinal, estimula a una neurona
simpática en el asta intermediolateral entre T8 y L1. Esta
estimulación hace que la neurona libere Acetilcolina (Ach) que
estimula a la médula suprarrenal para que esta libere adrenalina y
noradrenalina que producen los efectos simpáticos ya
mencionados.
▪ Por otro lado, la ADH y la CRH también estimulan a las células
basófilas corticotropas de la hipófisis que liberan
adrenocorticotrofina (ACTH). Esta hormona se dirige a la corteza
suprarrenal, donde, por medio del mecanismo de AMPc, estimula
la secreción de cortisol. Químicamente, esto se produce por una
mayor síntesis de receptores para LDL que permite captar más
colesterol circulante y, así, sintetizar más cortisol. Es importante
tener en cuenta que la secreción de ADH está íntimamente
relacionada con la de la ACTH y CRH ya que potencia la
liberación de estas hormonas y el feedback negativo del eje
córtico-límbico-hipotálamo-hipófiso-adrenal (CLHHA) actúa
también sobre la secreción de ADH.
165
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
Figura 8.5
8.6.
Efectos del cortisol a nivel neuronal
En caso de una situación de eustress, hay una activación normal del eje CLHHA
que permite que el individuo se adapte y aprenda de la situación vivida. Esto es
parcialmente gracias a que el cortisol, en concentraciones fisiológicas estimula
receptores en el hipocampo llamados McR (receptores a mineralocorticoides o
tipo I) que produce activación de mecanismos de dendritogénesis por mayor
liberación de factor neurotrófico hipocampal (BDNF). Estos receptores tienen alta
afinidad pr el cortisol, por lo que actuan a bajas concentraciones de la hormona.
En cambio, en situaciones de distress aumenta la activación del eje CLHHA por lo
que aumenta la síntesis de cortisol por día (normalmente es de 20-30
microgramos/día) hasta 20 veces más de lo normal. Con altas concentraciones de
cortisol se estimulan los receptores hipocampales GcR (receptores a
glucocorticoides o tipo II) que se encargan de disminuir la producción de BDNF y
de hacer una inhibición máxima del eje. Los receptores de GcR tienen menor
afinidad por el cortisol, por lo que a bajas concentraciones de la hormona
prevalece el efecto por unión a McR. Contrariamente, a alta concentración de
cortisol, entran en acción los receptores GcR. Sin embargo, en caso de que el
166
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
distress sea sostenido o crónico este mecanismo de feedback pierde efectividad
por lo que las concentraciones de cortisol se mantienen altas.
Así, las concentraciones de cortisol pasan de ser tróficas a tóxicas ya que
producen atrofia y muerte neuronal por disminución del BDNF que, clínicamente,
se va a manifestar como fallas cognitivas en la memoria, atención y aprendizaje
llevando a una desadaptación del individuo a la situación vivida.
Resumidamente, el efecto del cortisol dependerá de la concentración de cortisol y
de la afinidad de los receptores hipocampales tipo I y II. Además, a partir del
balance entre la activación de McR y GcR se produce un efecto neto de trofismo o
atrofia neuronal que determinan la respuesta al estresor, la capacidad de
adaptación y la cognición.
En segundo lugar, es importante considerar el efecto de la activación del eje
CLHHA en la secreción de noradrenalina y los efectos neuroplásticos que esto
puede tener a largo plazo en el Locus Coeruleus y sus zonas target, es decir, las
zonas en las que ejerce efecto la noradrenalina secretada por el Locus Coeruleus.
En condiciones de reposo, el Locus Coeruleus libera noradrenalina en forma lenta
y sostenida. En situaciones que requieren alta atención (eustress), se activa el eje
CLHHA y el factor liberador de corticotropina (CRF) estimula receptores
específicos CRFR1 a nivel del tronco encefálico que se hallan particularmente en
el Locus Coeruleus y en el núcleo del tracto solitario llamado A1/C2. Así, ambos
núcleos empiezan a liberar noradrenalina a una alta frecuencia. Esto le permite al
individuo captar estímulos relevantes con mayor sensibilidad y facilidad de
discriminación, lo cual aumenta sus probabilidades de supervivencia ya que la
noradrenalina inhibe las operaciones prefrontales a nivel cerebral, llevando a un
comportamiento de vigilancia activa y escaneo de la situación en la que se halla el
individuo, para así facilitar el escape de la situación amenazante. Además, es
importante considerar que esta secreción de noradrenalina está regulada,
controlada, por los mismos glucocorticoides ya que realizan un feedback negativo,
inhibiendo la síntesis de la misma cuando sus concentraciones son elevadas.
En cambio, en situaciones de distress, ya sea por ser un estrés crónico o por ser
agudo de muy alta intensidad, el CRF genera un tono de descarga de
noradrenalina aumentado y excesivo por parte del Locus Coeruleus y el A1/C2.
Esto lleva a una menor capacidad del individuo para responder y discriminar
estímulos sensoriales relevantes, con alteraciones en la cognición y un estado de
hiperexcitación, hipervigilancia, impulsividad, cognición dificultada con signos
comportamentales de tipo ansioso. Esto implica una incapacidad de adaptación
adecuada a la situación.
A continuación se describe lo que ocurre a nivel molecular que lleva a la
desadaptación mencionada. Cuando los CRFR1 son estimulados por CRF realizan
la transducción de señal por mecanismos asociados a proteína Gs, con aumento
167
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
del AMPc generando fosforilaciones por medio de PKA. Esto provoca una
inhibición de los canales de potasio, disminuyendo la conductancia de este ión y
llevando a despolarización de la neurona catecolaminérgica del Locus Coeruleus.
Además, el CRF lleva a disminución de transmisión neuronal de glutamato por
medio de cambios conformacionales en sus receptores tipo AMPAR. Las
fosforilaciones por PKA también llevan a la inhibición de RhoA (una GTPasa que
regula la dinámica intracelular de actina y la longitud dendrítica). Esta inhibición
no permite que la RhoA siga ejerciendo su efecto supresor sobre la Rac1, que
también es una GTPasa con la misma función que la ya mencionada. Así, se
desencadenan mecanismos de remodelado actínico y estabilización de
microtúbulos del citoesqueleto que llevan a dendritogénesis.
Más a largo plazo, si el distress se hace crónico, se pueden ver cambios a nivel
genómico. La PKA fosforila la proteína CREB (Proteína de unión al elemento de
respuesta a AMPc) que induce la expresión de genes asociados a distress. Esta
expresión genética genera:
• Aumento de expresión de receptores en membrana.
• Aumento de síntesis y secreción de noradrenalina.
• Aumento de síntesis de protein-kinasas para fosforilaciones y consecuente
activación de factores de transcripción y factores de crecimiento neuronal.
Esto demuestra que el CRF genera cambios morfológicos y funcionales en las
neuronas del Locus Coeruleus, inducidos por distress. Estos cambios son
duraderos, crónicos y se producen por la neuroplasticidad que tienen las neuronas
catecolaminérgicas del Locus Coeruleus que lleva, justamente, a la
dendritogénesis mencionada con consecuente aumento de sitios de respuesta
disponibles para recibir estímulos aferentes de CRF y, por lo tanto, mayor
cantidad de centros liberadores de noradrenalina.
Además, se producen cambios morfológicos (neuroplásticos) y funcionales
también en las zonas target del Locus Coeruleus, estas son: amígdala, corteza
prefrontal e hipocampo. Esto se produce por estimulación de los receptores
adrenérgicos alfa 1 y beta 1 por liberación aumentada de noradrenalina por parte
del Locus Coeruleus. Es este cambio neuroplástico amplio que lleva a los cambios
comportamentales ya mencionados, con un aumento de memoria asociada a
miedo, estado de vigilancia, impulsividad y cognición dificultada.
También se producen cambios neuroplásticos en las zonas rodeando al Locus
Coeruleus (peri-Locus Coeruleus) como son el Núcleo Paraventricular y el Núcleo
Central de la Amígdala, que lleva al Locus Coeruleus a ser más vulnerable a
estímulos de estas zonas que también son zonas de respuesta a estrés.
En conclusión, podemos ver que el distress crónico o agudo traumático de alta
intensidad pueden alterar de forma permanente la transmisión de noradrenalina a
nivel cerebral, fundamentalmente prefrontal, llevando a cambios permanentes en
168
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
el comportamiento, Figura 8.6. Vale agregar que estos cambios comportamentales
se pueden manifestar como enfermedades psiquiátricas tales como trastorno de
ansiedad generalizada y estrés postraumático.
Figura 8.6
8.7.
Efectos de la hiperactivación del eje CLHHA
A nivel metabólico, la liberación excesiva de cortisol produce mayor
gluconeogénesis hepática a partir de una proteólisis aumentada y lipólisis en el
tejido adiposo periférico. Es importante tener en cuenta que, contrariamente,
estimula la lipogénesis a nivel central, lo cual es un factor de riesgo para el
desarrollo de insulinorresistencia.
A nivel renal, aumenta la retención de sodio y agua por la liberación de
aldosterona por parte de la glándula suprarrenal que, en forma crónica, puede
llevar a hipertensión.
169
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
En caso de que el sujeto sufra un distress sostenido, a nivel hipotalámico aumenta
crónicamente la secreción de CRH, lo que lleva a un descenso de la secreción de
GnRH (hormona liberadora de gonadotrofinas) por lo que disminuye la
producción de las mismas a nivel hipofisario. Así, las concentraciones de FSH y
LH circulantes son más bajas y, consecuentemente, la mujer y el hombre tienen
menos estrógenos y testosterona circulantes, produciendo amenorrea en la mujer e
infertilidad en ambos.
Además, la hiperactivación del eje CLHHA produce una disminución de la
secreción de hormona de crecimiento (GH) y, de hecho, se comprobó que niños
que sufren maltrato infantil prolongado (situación de distress crónico) tienen
menos secreción de GH y, consecuentemente, pueden desarrollar enanismo de tipo
psicoafectivo.
Asimismo, esta activación excesiva del eje CLHHA lleva a una disminución en
los linfocitos B circulantes, debido a que los glucocorticoides inducen la apoptosis
de precursores linfocitarios, específicamente los LB CD19 y LB CD10, los cuales
tienen alta sensibilidad a estos compuestos, Figura 8.7. De hecho, se realizó una
investigación en la que se tomó una muestra de alumnos universitarios, se
midieron niveles de cortisol salival a comienzo y fin de año (5 días antes del
examen de fin de año) ante lo que se comprobó que había una disminución
considerable de LB CD19 en estudiantes estresados. A su vez, para objetivar el
nivel de estrés entre los distintos alumnos se utilizó la escala PSS (Perceived
Stress Scale) que permite cuantificar el estrés individual, ante lo que se comprobó
que hay una relación inversa entre el nivel de PSS y la cantidad de LB CD19
circulantes. Sin embargo, los glucocorticoides no solo afectan el número de
linfocitos B circulantes, sino también su funcionamiento por una inhibición
considerable de su activación y quimiotaxis al sitio de inflamación.
Continuando con el impacto de la hiperactivación del eje CLHHA en el sistema
inmunitario, los glucocorticoides inhiben la producción de IL-12, interferon gama
(IFγ), interferón alfa (IFα) y factor de necrosis tumoral alfa (TNFα) por parte de
las células presentadoras de antígenos y de los LTh1, pero estimulan la producción
de IL-4, IL-10 y IL-13 por parte de los LTh2. Así, decimos que los
glucocorticoides generan una desviación de la respuesta inmunitaria hacia la
mediada por LTh2, que es de tipo humoral, generando una supresión de la
inmunidad mediada por LTh1, de tipo celular. Es importante tener esto en
consideración para poner fin a la idea generalizada y simplificada de que los
corticoides generan inmunosupresión; ya que lo que en realidad generan es una
inhibición selectiva del eje de inmunidad celular mediada por LTh1. Este
disbalance en la respuesta inmunitaria, redirigida hacia la respuesta mediada por
LTh2, también se conoce como shift.
170
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
Figura 8.7
El shift de la respuesta inmune en concentraciones elevadas de glucocorticoides
puede tener efectos beneficiosos o perjudiciales. En cuanto a sus beneficios, se
comprobó que este shift tendría un efecto protector al evitar un episodio de
activación aguda de la inmunidad celular tipo LTh1, lo cual generaría un pico de
citoquinas proinflamatorias y otros productos macrofágicos que generarían daño
tisular. Sin embargo, sus efectos perjudiciales se pueden ver en situaciones de
estrés crónico o ejercicio severo, embarazo y post parto, situaciones en las que el
shift puede afectar la susceptibilidad a o el curso de infecciones, enfermedades
alérgicas y autoinmunes. De hecho, hay muchas enfermedades alérgicas,
infecciones crónicas y enfermedades autoinmunes cuya fisiopatología se basa en
este disbalance LTh1/LTh2.
Un factor determinante en el pronóstico de ciertas enfermedades infecciosas es,
justamente, el balance de la inmunidad LTh1/LTh2 al momento de la infección y
durante la misma, lo cual está determinado por las concentraciones sistémicas no
solo de glucocorticoides, como ya fue mencionado, sino también por las de
catecolaminas, que también aumentan durante el estrés y generan el shift hacia
una respuesta LTh2. Así, pueden alterar la susceptibilidad de un individuo a las
infecciones y también su curso. De hecho, la inmunidad celular es fundamental en
la defensa del organismo contra enfermedades bacterianas como por ejemplo, la
generada por Helicobacter pylori, que es la causa más frecuente de gastritis que
puede evolucionar a ulcera péptica. Niveles altos de hormonas del estrés,
glucocorticoides y noradrenalina, junto con una elevada concentración local
(gástrica) de histamina inducida por inflamación o por los mismos agentes de
estrés, lleva al shift de inmunidad hacia Th2 y contribuiría al comienzo o
progresión de la enfermedad por Helicobacter pylori. Otros estudios demostraron
una relación proporcional entre niveles de estrés psicológico y riesgo de contraer
una infección respiratoria aguda, lo cual se comprobó por un estudio en el que se
171
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
expuso a un grupo estudio a diferentes virus de vías respiratorias altas. Además, el
shift compromete la inmunidad celular a tal punto que puede favorecer la
reactivación de un virus herpes simple.
8.8.
Fenotipos: vulnerable o resiliente
En caso de que un individuo haya experimentado situaciones de distrés crónicas
en la edad adulta o en la infancia como sería el maltrato infantil, abandono, etc.
puede expresar un fenotipo vulnerable. Químicamente, un paciente de fenotipo
vulnerable tiene una hiperactivación del eje CLHHA e hipertono noradrenérgico.
Por un lado, las concentraciones elevadas de cortisol producen infertilidad y
mayor activación de receptores GcR y, por lo tanto, atrofia neuronal. Por otro
lado, debemos tener en cuenta que los glucocorticoides son reguladores de la
secreción de noradrenalina por parte del Locus Coeruleus ya que la inhiben
cuando está en altas concentraciones pero, esta capacidad de inhibición se pierde
en caso de estrés crónico, lo que lleva a una liberación sostenida de noradrenalina.
Debido a la suma de estos factores, este tipo de paciente tiene menor capacidad de
respuesta, adaptación y aprendizaje en situaciones estresantes y, por lo tanto,
mayores probabilidades de sufrir depresión y trastornos de ansiedad en la edad
adulta.
Por otro lado, hay sujetos que tienen un fenotipo resiliente. La resiliencia es el
conjunto de mecanismos que permiten al individuo aprovechar las crisis para su
crecimiento, es decir, cuando este se enfrenta a una situación hostil o estresante,
sale fortalecido.
La resiliencia se basa en un componente histológico: la neuroplasticidad, que es la
capacidad fisiológica que tiene el sistema nervioso de remodelar sus redes
neuronales para hacerlas más efectivas y así optimizar su funcionamiento. Esto se
hace como resultado de activaciones sucesivas y, a partir de ellas, se puede
producir una respuesta adaptativa.
El grado de neuroplasticidad se basa en el equilibrio entre estímulos positivos que
llevan a neurogénesis, y los negativos que llevan a muerte neuronal y podas
sinápticas. La neurogénesis se lleva a cabo por factores de crecimiento neuronal
(FCN) entre los cuales hallamos:
• Neurotrofinas (NT3, NT4, NT5)
• Factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF)
• Factor neurotrófico de crecimiento (NGF)
Estos FCN tienen un mecanismo de acción pos-receptor común, que es el
siguiente, Figura 8.8:
1. Unión del FCN al receptor de membrana, asociado a Tirosin kinasa
(TrK) intrínseca que tiene una alta expresión en hipotálamo,
hipocampo y corteza cerebral. Este tipo de receptor tiene en su
172
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
2.
3.
4.
5.
6.
estructura una enzima capaz de fosforilar el propio receptor y otras
proteínas, pero esta función no está activada en ausencia de la
hormona.
Autofosforilación del receptor.
Reclutamiento de proteínas (GRB, SOS, etc.).
Activación de una proteína liberadora de nucleótidos de guanina
(GNRP) que produce el cambio de GDP por GTP en la proteína Ras.
Activación y descarga de una cascada de fosforilación que activa de
manera secuencial a las proteínas Ras (o MAPKKK), luego a MEK (o
MAPKK) y a ERK (o MAPK).
ERK o Mitogen Activated Protein Kinase (de allí las siglas MAPK)
fosforila y produce la unión de proteínas (cFos y cJun) que forman el
factor AP-1 (unión de ambas proteínas mencionadas), el que se
trasloca a núcleo y activa quinasas dependientes de ciclinas que son
capaces de impulsar el ciclo celular de G1 a S, a G2 y finalmente a la
mitosis y la proliferación celular.
Figura 8.8
Así, los efectos de los FCN en el hipocampo, hipotálamo y corteza son:
• Supresión de la expresión de genes que llevan a apoptosis neuronal
• Inducción de genes codificadores de la proteína Bcl-2, que inhibe la
apoptosis neuronal
173
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
•
Inducción de expresión de genes para síntesis de proteínas supresoras de
estrés oxidativo
• Inhibición de las caspasas (enzimas de apoptosis)
• Estimulación de células madre para la neurogénesis
• Estabilización de ARNm para la síntesis de tubulina
En situaciones de distress crónico, además de la hiperactividad del eje CLHHA y
el hipertono noradrenérgico ya mencionados, hay menor producción de FCN. En
otras palabras, no hay resiliencia.
Sin embargo, como futuros profesionales de la salud, es importante tener en
cuenta que en caso de estar frente a un paciente de fenotipo vulnerable, este
fenotipo puede cambiar y hacerse resiliente. Esto es gracias a que factores
psicosociales como un ambiente enriquecido en vínculos sociales, actividad física,
estrés leve no amenazante, entre otros, estimulan la síntesis de TrK y, por lo tanto,
la neurona tiene mayor capacidad de respuesta a los FCN y aumenta así la
neuroplasticidad del sistema nervioso en su totalidad, llevando a resiliencia
personal ya que, debido a la activación repetida de determinadas redes neuronales
ante ciertos estímulos, estas redes fueron optimizadas y se adaptaron a esta
situación que provocó estrés inicialmente. Clínicamente, esto se traduce en una
capacidad del individuo de hacer frente a un estresor con capacidad de aprendizaje
y memoria, de lo cual resulta la adaptación al mismo.
174
PSICONEUROINMUNOENDOCRINOLOGÍA
8.9.
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objetivo terapéutico.
175
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
9.
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
Mercedes Balero
9.1.
Introducción
En los mamíferos, el sistema nervioso central (SNC) posee un reloj biológico
endógeno, responsable del ritmo circadiano (del latín “circa”, que significa
“alrededor de” y “dies”, que significa “día”) que regula los ciclos diarios del
comportamiento y la fisiología, permitiendo que los diferentes sistemas de
órganos y funciones se sincronicen de manera óptima, dándonos así una ventaja
adaptativa. Esto está demostrado gracias a estudios realizados en animales de
laboratorio, en los que la destrucción de determinados núcleos del SNC hace que
sean conductualmente arrítmicos.
Los factores ambientales o externos como los ciclos de luz/oscuridad, influyen en
la actividad del reloj biológico, actuando sobre el organismo a través del sistema
nervioso y endocrino. Para que las funciones celulares se lleven a cabo
efectivamente, se requiere la intervención de ciertas proteínas que organizan los
eventos celulares.
9.2.
Ritmo circadiano
La sincronización de los ritmos circadianos conductuales, fisiológicos y
metabólicos (que son el ciclo de sueño-vigilia, los cambios periódicos de la
temperatura corporal, regulación de la ingesta de alimentos/bebidas y de la
secreción de hormonal, entre otros) es un requisito para la salud y el bienestar.
Esto se da, gracias a los relojes circadianos que existen en todo el organismo, en
células y órganos individuales, y se mantienen regulados por un marcapasos
principal que reside en el núcleo supraquiasmático (NSQ) del hipotálamo, siendo
éste, el responsable de la coordinación circadiana en todo el cuerpo. Todo está
regulado por actividad genética específica y procesos complejos de biología
molecular y de bioquímica que involucran al cerebro.
El NSQ está ubicado en la zona periventricular ventral del hipotálamo, dorsal al
quiasma óptico y medial al área hipotalámica anterior. Existe una proyección
retiniana que termina en el NSQ, el tracto retino-hipotalámico (RHT),
componente fundamental de la función del reloj, ya que las señales retinianas
transmitidas desde células ganglionares retinianas intrínsecamente fotosensibles a
través del RHT, introducen el reloj circadiano del NSQ en el ciclo ambiental
día/noche.
176
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
Figura 9.1
En condiciones normales, las neuronas del NSQ se sincronizan con el ciclo de luz
y oscuridad, respondiendo a la actividad glutamatérgica diaria del RHT. Este
impulso excitador es transmitido al NSQ por células ganglionares de la retina
especializadas que contienen melanopsina, un fotopigmento que es una opsina o
proteína retinilidina variante del receptor acoplado a proteína Gq, que comunican
los niveles de luz ambiental directamente a las neuronas del NSQ. Esto se da a
través de la fototraducción visual, mecanismo por el cual los fotones son
absorbidos por los conos y bastones en la retina para traducirlos a un impulso
nervioso que el cerebro pueda interpretar; y permite que las señales de luz
ambiental restablezcan las neuronas de reloj del NSQ y coordinen su actividad
para generar una representación interna estable del tiempo solar. El proceso
depende de flujos iónicos, neuromoduladores y actividad sináptica que
condicionan cambios de voltaje en unidades de tiempo (están involucrados
canales iónicos, segundos mensajeros, concentraciones de calcio intracelular).
En humanos, la melanopsina es una proteína integral de membrana de 478
aminoácidos; tiene siete dominios transmembranales; el extremo amino terminal
se encuentra en la región extracelular, mientras que el carboxilo terminal se sitúa
en el citoplasma; presenta tres asas extracelulares, la segunda y la tercera
contienen un par de residuos de cisteína cuya función es estabilizar la estructura
terciaria mediante enlaces disulfuro. Tiene también tres asas en la región
citoplásmica, donde distintos aminoácidos son candidatos como sitios
intracelulares de fosforilación, y en el séptimo dominio transmembranal se da la
interacción con el retinaldehído. Esta proteína si bien tiene expresión de RNAm
en diversos órganos su detección a nivel proteíco es exclusiva de la retina, como
lo muestra la base datos Uniprot, Figura 9.2.
177
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
Figura 9.2
El mecanismo de fototraducción inicia cuando un fotón incide sobre la
melanopsina. El 11-cis-retinal se isomerisa a todo-trans-retinal. Se estimula la
proteína Gq asociada a melanopsina y activa PLC, que hidroliza PIP 2 y se
producen DAG y IP3. Esto lleva a la activación de los canales TRPC6 y 7,
efectores finales del mecanismo que provocan la despolarización de la célula,
Figura 9.3. La despolarización se amplifica por los canales sensibles a voltaje de
Na+ y Ca++, generando un potencial de acción.
Figura 9.3
La glándula pineal o epífisis cerebral es un agente cronobiótico, es decir que
sincroniza nuestro reloj interno con el ciclo luz-oscuridad. Ante la ausencia de luz,
produce la hormona que nos conduce al mundo de los sueños: la melatonina. La
melatonina se sintetiza a partir del triptófano, un aminoácido aromático esencial.
178
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
El proceso de síntesis tiene varias reacciones, comenzando por la formación de 5hidroxitriptofano, con la utilización de tetrahidrobiopterina y la participación de la
enzima triptofano hidroxilasa. Luego el 5-hidroxitriptofano es descarboxilado
para dar serotonina en una reacción catalizado por la enzima
triptofanodecarboxilasa. La enzima serotonina acetil transferasa forma acetil
serotonina por transferencia de un grupo acetilo desde el acetil CoA y finalmente
por un proceso de metilación se forma la melatonina, utilizando la enzima acetil
serotonina metil transferasa, que utiliza como dador de grupos metilos a la Sadenosil metionina (SAM), para dar como producto a la S-adenosil homocisteina,
Figura 9.4.
Figura 9.4
La luz intensa genera inhibición de su liberación, a través de una vía refleja.
Figura 9.5
179
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
La melatonina hace sus efectos sobre los tejidos blanco a través de receptores de 7
dominios transmembrana asociados a proteínas Gi y Gq. Existen diferentes
receptores descriptos en seres humanos.
Receptor 1B: receptores de baja afinidad por la melatonina que se expresa
fundamentalmente en neuronas de la corteza cerebral e hipocampo, cerebelo,
retina, testiculo y placenta. Ejerce su acción a través de proteínas Gi, inhibiendo
adenilil ciclasa y disminuyendo los niveles de AMPc. Media acciones
relacionadas a los ritmos circadianos y la reproducción
Receptor1A: receptor de melatonina de alta afinidad involucrado en la
reproducción y control de ritmos circadianos. Se expresa en cerebro y aparato
digestivo.
Los receptores asociados a Gq actúan problablemente por heterodimerización con
receptores de tipo 1A y B.
La melatonina puede ser utilizada por vía oral como tratamiento de alteraciones
del sueño, trastornos del ritmo circadiano, como el jet lag y el insomnio.
Durante la fase de luz, se libera en la terminales presinápticas del núcleo
supraquiasmático del hipotálamo glutamato que actúa sobre receptores NMDAR,
AMPAR de la membrana postsináptica, Figura 9.6. También se libera péptido
activador de la adenilato ciclasa (PAAC) que actúa sobre receptores específicos.
La activación de los receptores NMDAR aumenta la entrada de calcio activando
proteín kinasas dependientes de calcio que en luego de una cascada terminan
fosforilando el factor CREB que actua estimulando la transcripción de ciertos
genes. La unión de glutamato a AMPAR aumenta la entrada de sodio que activa
también el receptor NMDAR. Por su parte PAAC al actuar sobre sus receptores
(PAACR) asociados a Gs, aumenta la producción de AMPc y por ende de la
proteína kinasa A que también fosforila y activa a CREB. Durante la ausencia de
luz, se libera melatonina que actua sobre los receptores 1A y 1B, que actuan por
proteínas Gi, inhibiendo adenilil ciclasa y como consecuencia inactivando PKA y
por ende favoreciendo la desfosforilación de CREB, con la disminución de la
expresión de los genes activados por glutamato y PAAC. Como consecuencia se
activan otros genes.
180
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
Figura 9.6
9.3.
Regulación del ciclo sueño/vigilia
El sueño es un fenómeno fisiológico y conductual, que se puede definir como un
estado caracterizado por una disminución transitoria, periódica y reversible del
nivel de consciencia, del que se puede despertar, ya sea mediante estímulos
sensitivos o de otro tipo. El sueño permite el mantenimiento, la reparación y
desintoxicación celular, que se requieren para conservar la energía metabólica
involucrada en cada función biológica. Es esencial para la cognición óptima, el
sistema inmune y la salud integral, regula profundamente nuestro estado mental,
emocional y motivacional. El sueño consolida la memoria, capitalizando aquello
del día que resultará útil para nuestro futuro.
Ocupa una de las fases del ritmo circadiano; de cada 24 horas un tercio
corresponde al estado de sueño y dos tercios al estado de vigilia, en forma cíclica
y regular. Durante el dormir hay actividad cerebral, por tanto, el sujeto no está
desconectado totalmente del entorno; no hay pérdida total de percepciones.
Fisiológicamente, el sueño tiene dos estados bien definidos:
• El sueño lento: se denomina así debido a que el electroencefalograma
(EEG) nos muestra ondas cerebrales lentas. Se conoce también como NO
REM (por ausencia de movimientos rápidos de los ojos). Es sinónimo de
reposo somático. Tiene 4 fases:
◦ Fase I, inmediatamente después del adormecimiento. Es la transición
entre la vigilia y el sueño; un estado de somnolencia que dura
aproximadamente 10 minutos. Es una fase corta, donde resulta muy
fácil despertar ante el menor de los estímulos.
181
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
◦ Fase II, caracterizada en el registro del EEG por los complejos K
(Figura 9.7), que son ondas agudas que aparecen de forma abrupta y
actúan como mecanismo de inhibición para que el sujeto no se
despierte, bloqueando la entrada de estímulos externos.
Figura 9.7
◦ Fase III, a los 30 minutos cuando empiezan a disminuir la tensión
arterial, la frecuencia cardíaca, respiratoria y la temperatura. Es la fase
de transición hacia el sueño profundo y dura unos minutos.
◦ Fase IV, que es propiamente el sueño profundo, con el máximo de
inmovilidad motora. Dura unos 20 minutos aproximadamente. Es la
fase reconstructiva del sueño, esencial para ayudar a la mente y al
cuerpo a recuperarse y reconstruirse después de cada día. La privación
de la misma, se acompaña de cuadros depresivos.
Las últimas dos fases son las que nos dan la sensación subjetiva de haber tenido
un sueño descansado y reparador.
✓ El sueño rápido o paradójico: se denomina “rápido” en referencia a la alta
frecuencia de ondas eléctricas cerebrales, similar al estado de vigilia, y
“paradojal” dado que se observa una disociación entre la actividad de nuestro
cerebro y la de nuestro cuerpo; nuestros músculos se encuentran en total
inactividad y, paradójicamente, nuestro cerebro está totalmente activo. También se
conoce como sueño REM (o de movimientos oculares rápidos). En esta etapa
comienza la actividad onírica; es la fase donde soñamos.
Durante este sueño REM no percibimos el mundo externo porque la actividad
intrínseca del sistema nervioso no contextualiza la entrada sensorial, dado el
estado funcional del cerebro en ese momento. En él la respiración y el pulso se
vuelven irregulares, la relajación muscular es total, mientras que paradójicamente
el trazado electroencefalográfico muestra ritmos rápidos con voltajes débiles
semejantes a las del sujeto despierto. Se aumentan el consumo de oxígeno
cerebral, la tensión arterial, las catecolaminas y las secreciones del estómago, etc.
La privación de esta fase se acompaña de dificultades de integración sensorial,
menor eficacia en la vigilia, exageración de las pulsiones instintivas y aumento de
la agresividad.
En ciclos de sueño de aproximadamente 90 minutos, tres cuartos corresponden al
sueño lento y un cuarto al sueño rápido. Tales ciclos se repiten cuatro o cinco
veces cada noche.
182
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
El tálamo medio y el hipotálamo intervienen directamente en las funciones del
sueño. Las principales estructuras neurológicas de este sistema que intervienen en
la regulación del sueño son:
• El NSQ del hipotálamo, que controla la actividad circadiana de la formación
reticular;
• los núcleos del rafé, responsables de inducir el sueño y la relajación muscular; y
• los locus coeruleus, responsables de desencadenar la fase REM
El sistema reticular activador ascendente (SARA) activa la vigilia y su
hipofunción produce el descenso del nivel de vigilancia en que aparece el sueño.
Zonas del tallo cerebral son necesarias para la aparición y mantenimiento del
sueño lento. Los eventos fásicos de la actividad paroxística del sueño REM se
relacionan con hiperactividad de la corteza occipital y el haz geniculado lateral.
Las catecolaminas (dopamina y noradrenalina) se relacionan con el sueño rápido y
con el sistema de despertar. La serotonina juega un papel fundamental en el sueño
de todos los mamíferos. La histamina está implicada en el estado de vigilia y con
el rendimiento cognitivo del mismo.
Varias neuronas productoras de neuropéptidos ubicadas en el hipotálamo están
implicadas en la regulación del sueño/vigilia. Entre ellas, las neuronas productoras
de orexina, también conocida como hipocretina son un componente crucial para el
mantenimiento de la vigilia. La orexina es un proteína () precursora de la orexina
A y orexina B. SE expresa exclusivamente en el hipotálamo, no habiendo sido
detectada en otras partes del organismo y se la relaciona además al control de la
ingesta, regulación del metabolismo energético y el balance hormonal de los
fluidos corporales. La Orexina A se une a dos receptores con alta afinidad OX1R
y OX2R, mientas que orexina B se une al OX2R. El receptor OX2R se expresa
casi exclusivamente en diferentes partes del encéfalo y actua acoplado a proteínas
Gq y fosfolipasa C, gatillando el aumento de calcio intracelular. El receptor OX1R
también está asociado a Gq y aumento de calcio intracelular y si bien se expresa
en cerebro, lo hace menos que el OX2R y si se expresa en diversos tejidos del
organismo.
Por otro lado, las neuronas productoras de la hormona concentradora de melanina
(MCH) en el área hipotalámica lateral también están implicadas en la regulación
del sueño/vigilia, estando activas durante el sueño, pero se silenciadas durante la
vigilia. Esta hormona es un péptido de 19 aminóacidos que se produce por
procesamiento de un precursor de, la pro-MCH de 165 aminoácidos. También se
producen otros péptidos a partir de este precursor, Figura 9.8. Se expresa
fundamentalmente en el hipotálamo y actua sobre receptores MCHR, que se
hallan asociados a proteínas Gi, que disminuyen la actividad de la adenilil ciclasa
(AC) y los niveles de AMPc. TAmbién se asocian a proteínas Gq que aumentan la
la actividad de fosfolipasa C, la que produce la hidrólisis de fosfatidil inositol
183
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
difosfato, generando inositol trifosfato (IP3) que actuará liberando calcio de
depósitos.
Figura 9.8
Asimismo, nuestro organismo utiliza un compuesto llamado adenosina (Figura
9.9) para regular nuestro ciclo diario, que es un neuromodulador con efecto
sedante. Es un factor endógeno resultante del metabolismo del ATP en neuronas y
glía que, a medida que el día transcurre, se va acumulando en el espacio
extracelular y es capaz de hacernos sentir cada vez más cansados.
Figura 9.9
Una molécula con semejanza estructural a la adenosina es la cafeína, Figura 9.10,
un psicoestimulante, que pasa rápidamente hacia el cerebro tras su ingesta y sus
efectos se perciben a los 15 minutos, llegando a durar hasta 6 horas.
Figura 9.10
184
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
Llegada al cerebro, la cafeína se une a los receptores de adenosina que se
encuentran en la superficie de ciertas neuronas. Existen cuatro tipos identificados
de receptores de adenosina (ADOR) en humanos ADOR1, ADOR2A, ADOR3.
Los receptores ADOR1, ADOR2A y ADOR2B se expresan en células del sistema
nervioso. El receptor ADOR1 está asociado a proteínas Gi, disminuyendo los
niveles de AMPc, mientras que los ADOR2A y ADOR2B están asociados a Gs,
aumentando los niveles de AMPc. La cafeína actua como antagonista de estos
receptores, impidiendo que reconozcan a la adenosina, responsable del cansancio.
No obstante, ante la ingesta prolongada de bebidas con cafeína, nuestro cerebro
responde creando más receptores de adenosina, resultando en una necesidad de
aumentar su consumo para obtener su efecto deseado; o que ante la privación de la
misma nos sintamos más cansados de lo habitual.
Figura 9.11
A continuación, nos adentraremos en los mediadores que regulan el ciclo
sueño/vigilia.
185
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
Figura 9.12
Mediadores que controlan la vigilia
El control de la vigilia se encuentra gobernado por la interacción de varios núcleos
y grupos neuronales con proyecciones monoaminérgicas, que conforman el
SARA, con áreas o regiones colinérgicas situadas en el tronco encefálico y en el
área prefrontal basal (BF).
El despertar es una función primitiva, que es simplemente la vigilia, que refleja la
activación del SARA por estímulos somatosensoriales o por sistemas
motivacionales innatos como el hambre. Esta primera rama, el SARA, se localiza
en el tronco encefálico, comenzando en el bulbo raquídeo y llegando al
mesencéfalo, adentrándose ulteriormente en el hipotálamo posterior.
186
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
Figura 9.13
Está formado por una serie de poblaciones celulares monoaminérgicas: neuronas
noradrenérgicas desde el locus coeruleus (LC); neuronas serotoninérgicas desde el
núcleo dorsal del rafe (DR); neuronas dopaminérgicas distribuidas a lo largo de la
sustancia gris periacueductal ventral (vPAG), y neuronas histaminérgicas, desde el
núcleo tuberomamilar (TMN). Las neuronas del SARA activan la corteza cerebral,
descargando a alta frecuencia durante la vigilia, lentificándose durante el sueño
NO REM y mostrando escasa actividad durante el sueño REM.
187
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
Figura 9.14
La segunda rama la conforman grupos de neuronas colinérgicas localizadas a
nivel pontino: los núcleos tegmentales laterodorsal y pedunculopontino (LDT y
PPT, respectivamente). Asimismo, forman parte de esta rama las neuronas
colinérgicas del área BF. Todas estas estructuras colinérgicas se encuentran
altamente activas durante la vigilia y, a diferencia de las monoaminérgicas
previamente descritas, también están activas durante el sueño REM. Esta
actividad colinérgica es la responsable de la actividad rítmica rápida del
electroencefalograma que se aprecia en la vigilia y sueño REM, al proyectar
difusamente a la corteza cerebral, al hipocampo y al tálamo.
La vigilia además está condicionada por un tercer sistema, el sistema
hipocretinérgico/orexinérgico (HCRT/Orx). Los neuropéptidos excitatorios
hipocretina-1 (orexina-A) e hipocretina-2 (orexina-B) son producidos por
neuronas del hipotálamo posterior y lateral, y juegan un importante papel en la
188
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
estabilización de la vigilia y del sueño. Las neuronas hipocretinérgicas proyectan
difusamente, inervando las estructuras involucradas en la vigilia previamente
mencionadas. Estas neuronas descargan primordialmente durante la vigilia y se
silencian durante el sueño NO REM y REM. Su rol principal sería el de estabilizar
la vigilia a lo largo del día favoreciendo la alerta, aunque su inactividad también
es necesaria para el mantenimiento del sueño.
Figura 9.15
Mediadores que regulan el sueño NO REM
Durante el sueño, las neuronas involucradas en la vigilia son inhibidas por la
principal estructura responsable del inicio del sueño: el área preóptica
ventrolateral (VLPO). Las neuronas de esta área, que contienen los
neurotransmisores inhibitorios ácido γ-aminobutírico (GABA) y galanina,
proyectan difusamente hacia las áreas implicadas en la vigilia, ejerciendo su
acción inhibitoria durante el sueño. La galanina es un péptido de 59 aminoácidos
producido en células del sistema nervioso central y periférico a partir de un
precursor que además en su procesamiento genera otros péptidos. La galanina se
une a diferentes tipos de receptores. Los receptores de tipo 1 (GalR1) asociados a
Gi inhiben adenilil ciclasa, bajando AMPc quien estimula a PKA, por ende inhibe
esta vía. Estos receptores se expresan en diversas partes del sistema nervioso, en
hipófisis y glándula adrenal. Los receptores de tipo 2 (GalR2) están asociados
tambien a Gi y a Gq, por ende por esta vía aumetan IP3 y calcio, estimulando la
Proteín kinasa C (PKC). Estos receptores se expresan en otros órganos además del
189
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
sistema nervioso. Los receptores de tipo 3 (GalR3) están menos caracterizados.
Los receptores GalR2 y GalR3 reconocen también la hormona espexina, una
hormona que al parecer actua en respuestas relacionadas a la presión sanguínea, la
nocicepción y la reducción en la ingesta.
Figura 9.16
Por otro lado, aferencias desde los componentes del sistema monoaminérgico
también proyectan hacia el área VLPO, ejerciendo inhibición sobre esta durante la
vigilia. Este eje de inhibición recíproca se constituye de forma tal que cuando los
núcleos monoaminérgicos descargan intensamente durante la vigilia, inhiben el
área VLPO y cuando esta última se activa durante el sueño, se inhibe la actividad
de los grupos celulares monoaminérgicos.
El tálamo actúa como un relevo de información hacia y desde la corteza cerebral,
y tiene características intrínsecas que le permiten generar algunos de los ritmos
propios del sueño NO REM; contiene neuronas de proyección productoras de
glutamato, neurotransmisor excitador, las cuales relevan aferencias hacia la
corteza. Además, posee neuronas inhibitorias gabaérgicas, específicamente a nivel
de su núcleo reticular, las cuales actúan inhibiendo las neuronas glutamatérgicas
de proyección, disminuyendo de esta forma la recepción de información sensorial
a nivel cortical. Estas neuronas gabaérgicas se encuentran hiperpolarizadas
durante el sueño NO REM y presentan un patrón de descarga espontáneo rítmico
que electrofisiológicamente se traduce en husos de sueño (sleep spindles).
Mediadores que regulan el sueño REM
190
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
El sueño REM comparte con la vigilia el aumento de actividad colinérgica, pero
se diferencia de ésta por la marcada disminución de la actividad monoaminérgica.
En la fase REM del sueño, el puente cerebral juega un papel clave en su
generación.
Figura 9.17
El sueño REM está generado por la interacción entre los denominados sistemas
REM-on y REM-off. Los núcleos REM-on utilizan la acetilcolina (ACh) y
corresponden a un subgrupo neuronal dentro de las mismas áreas colinérgicas
pontinas descritas entre los centros que promueven la vigilia (LDT/PPT). Los
núcleos REM-of corresponderían a los núcleos monoaminérgicos productores de
noradrenalina, serotonina e histamina, también descritos previamente. Estos
núcleos, al estar activos, inhiben las neuronas colinérgicas REM-on, deteniendo el
sueño REM. Estas estructuras, a su vez, se encuentran inactivas durante el sueño
REM. Durante la vigilia, las neuronas REM-on se encuentran bloqueadas no solo
por las monoaminas descritas, sino también por la actividad del sistema
orexinérgico/hipocretinérgico a este nivel. Esto implica que en cuadros en los
cuales hay una alteración en la función de este sistema, como la narcolepsia
(trastorno crónico del sueño que se caracteriza por una somnolencia extrema
durante el día y ataques repentinos de sueño), pueda aparecer actividad propia de
la fase REM. Otra característica del sueño REM es la presencia de atonía
muscular en la musculatura estriada voluntaria (excepto el diafragma y los
músculos extraoculares). Esta atonía sería producto de la inhibición activa de la
actividad motora desde un centro pontino cercano al LC: el llamado subcoeruleus,
perilocus coeruleus o núcleo sublaterodorsal (SLD), el cual actuaría activando las
neuronas bulbares del núcleo magnocelular a través del tracto tegmentorreticular.
191
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
Estas neuronas bulbares, a su vez, hiperpolarizarían a las motoneuronas del asta
anterior de la médula espinal, probablemente a través de señales mediadas por la
glicina, otro neurotransmisor inhibitorio, con la consecuente generación de la
atonía muscular propia del sueño REM.
En la regulación del sueño REM, además hay participación de otros mediadores
como las neuronas que secretan hormona concentradora de melanina (MCH) ya
mencionadas, las cuales tienen un rol opuesto al del sistema
hipocretinérgico/orexinérgico, facilitando la actividad de neuronas REM-on
glutamatérgicas situadas en el núcleo sublaterodorsal.
Figura 9.18
La alteración del sueño es una comorbilidad y, a veces, un factor de predicción de
diversas enfermedades psiquiátricas, como el trastorno depresivo mayor, la
ansiedad, el trastorno por estrés postraumático y la adicción a las drogas. Algunos
192
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
trastornos del ritmo circadiano del sueño que pueden ocurrir son insomnio o
hipersomnia. Tales alteraciones pueden ser: orgánicas, por déficit en el
marcapasos circadiano o en los estímulos exteriores; o ambientales, por alteración
de la exposición a los estímulos (ciclo de luz/oscuridad), ejemplos de éste serían
el jet lag y el trabajo nocturno.
9.4.
Regulación de la ingesta de alimentos
El estado nutricional está determinado por factores biológicos, psicológicos y
sociales. Entre ellos, podemos mencionar: la genética, el ambiente, la edad, el
gasto energético y la presencia o ausencia de enfermedad. Los déficits
nutricionales pueden deberse a dietas inadecuadas o alteraciones metabólicas y/o
genéticas.
La ingesta de alimentos es un comportamiento complejo que puede comenzar o
cesar por múltiples razones. Es un proceso fundamental para el correcto
funcionamiento celular dado que permite un estado de homeostasis a través de un
balance entre la cantidad de energía almacenada y el catabolismo de la misma.
Está controlada por el hambre, que se puede definir como una sensación visceral
desagradable e innata que impulsa al individuo a buscar alimentos por el deseo de
comer, a pesar de la realización de esfuerzo; y por el apetito, que es una sensación
adquirida, socio-cultural, que varía entre individuos, también definido como el
deseo de un alimento particular que al consumirlo nos genera placer.
Todo esto, se encuentra regulado gracias a la interacción coordinada entre el
sistema nervioso, el aparato gastrointestinal y el tejido adiposo. La misma se da
mediante la conducción de información hacia distintos núcleos del hipotálamo,
responsables del control del hambre y la saciedad, por distintas señales.
El inicio de la alimentación involucra la existencia de circuitos de comunicación
neuronal entre el hipotálamo, el tálamo, la amígdala, el hipocampo y varias áreas
de la corteza cerebral.
Las señales visuales (aspecto, color), olfativas y gustativas (sabor y consistencia)
relacionadas con la comida que surgen del entorno externo, se asocian con
consecuencias gratificantes o negativas y, estas asociaciones aprendidas influyen
en la conducta alimentaria tanto para estimular como para inhibir la ingesta. Por
su parte, los reflejos de salivación, masticación y deglución se encargan de
favorecer la misma.
La decisión de comer o no comer, o cuánto comer, está modulada por varias
señales contextuales externas e internas, así como por factores cognitivos. A nivel
del hipocampo se integran factores contextuales y de incentivos/experiencias
previas relacionadas con la comida que contribuyen en el momento de comer y la
cantidad consumida. Dada su interconectividad con neuronas en varias regiones
relevantes para la alimentación, las neuronas del hipocampo ocupan un espacio
193
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
neuronal principal para la integración de factores de incentivo aprendidos con la
detección y utilización de estímulos relevantes para los alimentos que informan
sobre señales contextuales externas e internas.
Los principales centros reguladores hipotalámicos se pueden clasificar en
orexígenos, aquellos relacionados con el hambre, encargados de aumentar el
deseo de ingerir alimentos:
•
•
Núcleos laterales
Núcleos dorsomediales
O en anorexígenos, aquellos relacionados con la saciedad, encargados de
disminuir la ingesta:
•
•
Núcleos ventromediales
Núcleos paraventriculares.
El núcleo arcuato posee la convergencia de señales y las neuronas reguladoras que
poseen receptores que responden a las fluctuaciones en los niveles circulantes de
neurotransmisores y hormonas, que reflejan el estado nutricional y las reservas
energéticas y modifican la conducta alimentaria, siendo anorexígenas las neuronas
POMC y CART, estimuladas a corto plazo por la presencia de insulina, CCK y el
llenado gastrointestinal y a largo plazo por leptina; y orexígenas las neuronas NPY
y AgRP, estimuladas por grelina y alimentos palatables.
194
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
Figura 9.19
El balance energético se mantiene por mecanismos que controlan tanto el
consumo como el gasto energético. Gracias a esto el peso corporal se mantiene
constante por periodos largos (meses o años). Como hemos mencionado en el
párrafo anterior hay dos ritmos periódicos relevantes:
✓ A corto plazo: aproximadamente dentro de las 24 horas, relacionado con el
gasto energético, la temperatura y el ingreso enteral de nutrientes.
✓ A largo plazo: se activa en desbalances energéticos dentro de los ingresos y
egresos que no pudieron compensarse a corto plazo.
A continuación, describiremos brevemente las señales implicadas en el control de
los mismos, que se pueden clasificar como intrínsecas, también llamadas
entéricas, que son aquellas provenientes del tracto gastrointestinal y glándulas
anexas, como hígado, páncreas, o extrínsecas, que son dependientes del sistema
nervioso autónomo; y desarrollaremos las principales sustancias involucradas.
El tamaño de la porción de alimento ingerida en cada tiempo de comida y la
finalización del mismo, están controladas a corto plazo por las señales de llenado
y saciedad, siendo la distensión de las paredes gastrointestinales la señal intrínseca
más importante; y a largo plazo por la leptina dependiendo ésta, a su vez, de los
depósitos corporales de grasa.
Cuando el bolo alimenticio ingresa al estómago y al intestino delgado, se activan
los receptores de estiramiento o distensión lo cual genera un potencial de acción
195
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
en el receptor que luego se transmite a través del nervio vago hacia el núcleo del
tracto solitario (NTS), que a su vez hace relevos hacia el núcleo ventromedial
(NVM) para generar la respuesta de saciedad. Esto mismo sucede como
consecuencia de los receptores químicos presentes en el tracto gastrointestinal
(TGI) que responden a sustancias químicas que contactan la mucosa como los
productos de la digestión de los alimentos.
Las proteínas inducen el efecto de saciedad a través de un mecanismo asociado
con los niveles de serotonina, también conocida como 5-hidroxitriptamina (5-HT),
ya que cuando se infunde triptófano (precursor de 5-HT) se suprime la ingesta
alimenticia. La 5-HT se produce en los núcleos caudales del tallo cerebral y tiene
efectos anorexígenos.
En respuesta a la presencia de grasas y proteínas parcialmente digeridas
provenientes del estómago, se secreta colecistoquinina (CCK) por las células “I”
de la mucosa del duodeno y del yeyuno. Esta es una hormona inductora de la
saciedad. Actúa en sus receptores CCK-A localizados en las terminales nerviosas
vagales y en el SNC. Sus principales efectos son: estimular la secreción
pancreática rica en enzimas, aumentar la contracción de la vesícula biliar e inhibir
el vaciado gástrico. Además, produce la contracción del píloro, ocasionando
distensión gástrica que activa las aferencias vagales que hacen relevo en el NTS
para finalmente estimular al centro de la saciedad (NVM).
Con la llegada de nutrientes al intestino, las células enteroendócrinas “L” de la
mucosa intestinal sintetizan péptidos similares al glucagón (GLP). Los principales
efectos del GLP-1 son los siguientes: inhibir el vaciamiento gástrico y estimular la
saciedad; inhibir la ingesta alimenticia actuando a través de sus receptores
localizados en los nervios aferentes del hígado y del TGI y centralmente en el
núcleo paraventricular (NPV) del hipotálamo de manera independiente a la
leptina; estimula la secreción de la insulina e inhibe la secreción de glucagón
pancreático, reduciendo la gluconeogénesis hepática.
Ante la hiperglicemia producto de la ingesta, las células β). de los islotes de
Langerhans del páncreas liberan insulina, hormona peptídica de 51 aminoácidos
que tiene un papel fundamental en la regulación del metabolismo. Ésta, ayuda a la
formación de tejido graso y aumenta la producción de leptina, tiene efecto
anorexígeno al disminuir la expresión de NPY en el Núcleo Arcuato (NAr).
Además, estimula la actividad de señales de saciedad con efectos catabólicos,
como es la CCK, por lo que constituye una conexión entre la regulación del
apetito y del metabolismo energético a largo plazo.
La leptina es una proteína de 16 kDa sintetizada fundamentalmente en los
adipocitos. Es la principal reguladora a largo plazo de la conducta alimenticia y
del peso corporal. La secreción, además de estimularse por insulina como ya se
mencionó, se estimula por glucocorticoides y estrógenos, la infección aguda y las
196
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
citocinas proinflamatorias, factor de necrosis tumoral alfa (TNFα) y la
interleucina 6 (IL-6). La misma disminuye con el frío, la estimulación
adrenérgica, los andrógenos y la melatonina. Los niveles circulantes de leptina
tienen relación directa con los depósitos de grasa corporal, hay más leptina
circulante conforme exista más grasa almacenada y viceversa.
La leptina ingresa en el SNC atravesando la barrera hematoencefálica mediante un
mecanismo de transporte saturable, proceso en que participa principalmente la
isoforma A del receptor de leptina (LepRA), favoreciendo la endocitosis. Se une a
sus receptores presentes en las células endoteliales de los capilares cerebrales y
sus efectos principales son: inhibición de la ingesta alimenticia e incremento del
gasto energético, mediados por la reducción en la expresión de neuropéptidos
orexígenos como el NPY y AgRP y el incremento de la expresión de los péptidos
anorexígenos, tales como la αMSH, POMC y el transcrito regulado por cocaína y
anfetaminas (CART). AgRP actua como antagonista de POMC mientras que
CART actua antagonizando la acción de NPY. De esta manera la leptina tiene un
marcado efecto anorexigénico, Figura 9.20.
Figura 9.20
Existe un estado de resistencia a la leptina en pacientes obesos que presentan
hiperleptinemia, probablemente originada por deficiencia de la proteína
transportadora en la barrera hematoencefálica.
La pro-opiomelanocortina (POMC) se expresa en la hipófisis, piel y cerebro. En el
cerebro se localiza principalmente en el NAr hipotálamico y en el NTS. La POMC
197
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
se modifica postraduccionalmente dando origen a otros péptidos biológicamente
activos que incluyen: ACTH, β).-endorfinas y hormonas melanocitoestimulante
(MSH) α, β). y γ. Estos péptidos ejercen sus efectos a través de los receptores para
melanocortina (MCR). Los receptores MCR3 y MCR4 son los que participan en
la regulación del hambre y la saciedad, su estimulación produce efecto
anorexígeno central, Figura 9.20. Además, son mediadores de la termogénesis en
el SNS, por lo cual inducen la pérdida de peso. MCR4 se expresa en el sistema
neuroendocrino y es activo en las regiones que regulan la ingesta alimenticia
como el NPV, hipotálamo dorsomedial y el área hipotalámica lateral. La α-MSH
es agonista del MCR3 y MCR4, por lo que es una señal anorexígena muy
importante. Su expresión, como ya se mencionó, se incrementa por la presencia de
leptina en las neuronas de POMC del NAr, al mismo tiempo que inhibe a las
neuronas de AgRP.
El ARNm para CART se encuentra en neuronas del NAr, NPV y del núcleo
dorsomedial. El péptido sufre modificaciones postraduccionales antes de su
secreción celular, lo cual da origen a dos variantes del CART el 1-52 y el 55-102,
iendo fisiológicamente más potente el péptido 55-102, cuya conformación
consiste en una estructura secundaria con 3 puentes disulfuro, fundamentales para
sus efectos biológicos. El péptido CART ejerce acciones catabólicas y disminuye
la ingesta alimenticia al inhibir la respuesta orexígena inducida por el NPY.
Ante procesos inflamatorios se aumenta la liberación de citocinas IL-6 y TNFα,
que inhiben el apetito, considerándose señales de saciedad. Los efectos biológicos
del TNFα incluyen anorexia y una severa acción catabólica en el tejido adiposo, lo
que disminuye la adiposidad y conduce a la pérdida de peso corporal.
Durante la inanición, cuando los niveles de leptina son muy bajos, se estimula la
secreción de Neuropéptido Y (NPY) con el objetivo de favorecer la ingesta
alimenticia y disminuir el gasto energético al inhibir al sistema nervioso simpático
y la termogénesis. El NPY es un péptido de 36 aminoácidos que se sintetiza en el
NAr. Los cuerpos neuronales que lo producen presentan proyecciones a diversas
estructuras como el NPV. La pérdida de peso, la restricción alimenticia, el
ejercicio excesivo, la insulina y los glucocorticoides aumentan la tasa de
transcripción y la síntesis de NPY en el NAr, NPV y núcleo dorsomedial (NDM)
del hipotálamo, mientras que la leptina y los estrógenos tienen el efecto opuesto.
Las neuronas que producen NPY en el NAr, también coexpresan la proteína
Agouti (AgRP), constituida por 132 aminoácidos, la cual tiene efectos orexígenos
en especial para dietas ricas en grasa y sacarosa. Además, disminuye la
termogénesis en el tejido graso pardo y condiciona una ganancia de peso. La
secreción de AgRP también se eleva durante el ayuno y cuando las
concentraciones de leptina son bajas.
198
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
Por otro lado, durante el ayuno se produce la contracción de la pared del
estómago, liberándose grelina que estimula el apetito, la secreción gástrica e
inhibe la secreción de insulina. Se sintetiza como una preprohormona de 117
aminoácidos, tiene un péptido señal de 23 aminoácidos en la región N-terminal, el
péptido activo solo contiene 28 aminoácidos, Figura 9.21. Tiene un residuo de
serina octanoilada o decanoilada, característica fundamental para su actividad
biológica. Una fracción de grelina puede tener 27 aminoácidos y en algunos casos
el ácido graso unido a serina puede tener una insaturación. Otro efecto que
produce es el incremento de la expresión de NPY y AgRP en el NAr. Su acción es
a través e la unión de receptores secretagogos de la hormona de crecimiento
(GHSR), que son receptores asociados a proteínas G, cuya expresión fue detectada
en hipotálamo y en hipófisis. Durante el ayuno la liberación de grelina aumentaría
la liberación de somatotrofina, una hormona con actividad lipolítica e inhibitoria
del consumo de glucosa
El mismo gen que da origen a la grelina, también da origen a un péptido conocido
como obestatina, de 23 aminoácidos, que se produce cuando hay distención de la
pared del estómago y tiene un efecto anorexigénico.
Figura 9.21
199
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
Además de la grelina, debemos mencionar a las hormonas tiroideas que estimulan
el metabolismo basal originando un balance energético negativo, asociado a la
pérdida de grasa corporal y a la reducción de los niveles circulantes de leptina e
insulina. En pacientes con hipertiroidismo se observa hiperfagia y
adelgazamiento. Por el contrario, los pacientes con hipotiroidismo presentan
hipofagia y ganancia de peso.
Los glucocorticoides (GC) también son hormonas que incrementan la ingesta de
alimentos. Tienen acción catabólica en órganos y tejidos periféricos. La
Enfermedad de Addison, con deficiencia de GC, cursa con anorexia. Por el
contrario, el Síndrome de Cushing con sobreproducción de GC, se caracteriza por
hiperfagia.
La noradrenalina (NA) se sintetiza en el tallo cerebral en las neuronas del
complejo dorsal del vago (NDV) y del locus coeruleos (LC). Tiene acciones
anabólicas actuando sobre los receptores α2 adrenérgicos contenidos en el NPV,
que estimulan el apetito con preferencia hacia los carbohidratos. Por el contrario,
la activación de los receptores α1 y β). suprimen el apetito y favorecen la actividad
catabólica. La leptina inhibe la liberación de NA en el NDV y el LC.
El organismo humano produce los endocanabinoides anandamida y 2araquidonoil glicerol, que se localizan en el hipotálamo e inducen el hambre.
Para concluir, la corteza cerebral representa un papel determinante en la búsqueda
de alimento, en la elaboración de percepciones sensoriales y el recuerdo de
experiencias previas asociadas a aquel. La actividad motora de la zona oral y su
sensibilidad dependen de la región bulboprotuberancial y de los nervios facial,
hipogloso y trigémino. La regulación de las conductas alimentarias se fundamenta
en un mecanismo de feedback en el SNC mediante ciclos de hambre-ingesta y
saciedad mediados por informaciones periféricas provenientes de las vías
digestivas altas y estímulos metabólicos internos. La región hipotalámica contiene
los núcleos principales relacionados con la función. El sistema límbico da la carga
afectiva a cada acto alimentario. También participan estímulos metabólicos y
psicosensoriales, siendo estos últimos la percepción influenciada por los aspectos
de olor y sabor de los alimentos.
9.5.
Regulación de la sed
La ingesta de agua es una de las respuestas fisiológicas esenciales para mantener
la vida. Tiene un papel fundamental en el control de la homeostasis de los fluidos
corporales y, si se descuida o desregula, puede provocar patologías
potencialmente mortales. Antes se pensaba que la sed era una respuesta de
retroalimentación homeostática negativa a los aumentos en la concentración de
solutos en sangre o disminuciones en el volumen sanguíneo. Hoy en día, la sed se
200
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
considera una respuesta anticipatoria adaptativa que precede a los desafíos
fisiológicos.
Los cambios en el equilibrio agua/sodio corporal están estrictamente controlados
por el SNC para evitar una función cardiovascular anormal y el desarrollo de
estados patológicos, mediante señales neurales y químicas de la periferia que
interactúan en el cerebro para estimular el impulso de beber. Cada vez que hay
una alteración en la concentración de sodio extracelular o en el contenido de sodio
corporal, también hay un cambio en el volumen del líquido extracelular y,
dependiendo de su magnitud, esto puede estar asociado con un ajuste de la presión
arterial (PA).
El proceso de integración sensorial tiene lugar en diferentes núcleos del SNC. La
percepción de la sed ocurre en centros de orden superior, como la corteza
cingulada anterior (ACC) y la corteza insular (IC), que reciben reciben impulsos
neurales de las neuronas relacionadas con la sed. Para controlar esos diversos
cambios, el SNC recibe información continua sobre el estado de la osmolaridad
del líquido extracelular, la concentración de sodio, el volumen del líquido y la PA.
Las señales detectadas por los receptores de volumen y los barorreceptores
arteriales/cardiopulmonares llegan al núcleo del tracto solitario (NTS) por los
nervios craneales IX y X. La otra entrada principal de información es mediante
una estructura cerebral llamada lámina terminalis (LT) en el prosencéfalo de los
mamíferos es el sitio principal que regula la sed. En la LT, las neuronas que
controlan la ingesta de agua, están alojadas en tres núcleos anatómicamente
ligados: el órgano subfornical (SFO), el organum vasculosum de la LT (OVLT),
que carecen de la barrera hematoencefálica y detectan directamente el balance
hídrico interno, siendo cruciales para la regulación fisiológica del equilibrio
hidroelectrolítico, y el núcleo preóptico mediano (MnPO). Las mismas, realizan
su función a través de la monitorización de los cambios en la osmolaridad
sanguínea, la carga de solutos y la circulación hormonal y que orquestan las
respuestas apropiadas para mantener el líquido extracelular cerca de los puntos de
ajuste ideales activando la red medial talámico-ACC/IC.
201
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
Figura 9.22.
El SFO y el OVLT responden a la angiotensina II circulante, la relaxina y la
hipertonicidad para impulsar las vías neurales relacionadas con la sed. Las
hormonas angiotensina II y relaxina actúan sobre las neuronas de la periferia del
SFO para estimular la búsqueda de bebida. La hipertonicidad sistémica activa la
LT y la ACC. El mecanismo para la corrección de la tonicidad de los fluidos
corporales es tan eficiente que un aumento en la osmolaridad plasmática tan
pequeña como 1% -2% puede activar sensores ubicados en el SNC así como en la
periferia y desencadenar respuestas neuroendocrinas, como la liberación de
arginino vasopresina (AVP) u hormona antidiurética que actúa para reducir la
excreción urinaria de agua.
En contexto de hipovolemia e hiponatremia inducidas por la depleción de líquidos
corporales, se estimulan los receptores de osmo-sodio centrales y periféricos, los
receptores
del
gusto,
los
barorreceptores
de
volumen
y
arteriales/cardiopulmonares y el sistema renina angiotensina aldosterona (RAAS).
Este último sistema, por ejemplo, actúa principalmente para activar las vías
202
CONTROL DE LOS RITMOS CIRCADIANOS
neurales cerebrales que elevan la PA, liberando vasopresina (AVP) y aldosterona,
aumentando la actividad del nervio simpático renal y la ingestión de agua y sodio.
Con respecto a las influencias fisiopatológicas sobre los mecanismos de la sed, la
ingesta de agua tanto excesiva (polidipsia) como inadecuada (hipodipsia) puede
tener consecuencias nefastas.
En conclusión, las respuestas conductuales a las pérdidas de fluidos corporales,
junto con las respuestas endocrinas y neurales reflejas, son fundamentales para
restablecer la homeostasis. Al igual que sus homólogos endocrinos y neurales,
estos comportamientos están bajo el control de influencias tanto excitadoras como
inhibidoras que surgen de cambios en la osmolaridad, factores endocrinos como la
angiotensina y aldosterona, y señales neurales de barorreceptores de baja y alta
presión. Las influencias excitadoras e inhibidoras que llegan al cerebro requieren
la capacidad integradora de una red neuronal que incluye diversas estructuras del
SNC. Los osmorreceptores que controlan la sed se encuentran en las vísceras
sistémicas y en las estructuras centrales que carecen de la barrera
hematoencefálica. La angiotensina y la aldosterona actúan sobre y a través de las
estructuras de la lámina terminal y para estimular la sed y el apetito por sodio en
condiciones de hipovolemia. El NTS recibe señales neurales de los
barorreceptores y es responsable de inhibir la ingestión de líquidos en condiciones
de aumento de volumen y presión y de estimular la sed en condiciones de
hipovolemia e hipotensión.
9.6.
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204
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
10. QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES
ENFERMEDADES DEL SNC
Mercedes Balero
10.1. Estados de ánimo
Se puede definir al estado de ánimo como el humor o tono sentimental, que se
mantiene por algún tiempo y el sujeto experimenta interiormente, influyendo en
su conducta y en la percepción de la realidad. Es una forma de estar o permanecer,
que expresa matices afectivos y cuya duración es prolongada, de horas o días.
Cuando este tono se mantiene habitualmente o es el que predomina a lo largo del
tiempo, hablamos de humor dominante o estado fundamental de ánimo.
A diferencia de las emociones, como el miedo o la sorpresa, los estados de ánimo
son menos intensos, más duraderos, y menos específicos, en otras palabras, menos
dado a ser activados por un determinado estímulo o evento.
Por otro lado, se diferencian del temperamento o la personalidad, los cuales son
actitudes permanentes en el tiempo. No obstante, determinados tipos de
personalidades pueden predisponer al sujeto a determinados estados de ánimo.
Generalmente, las personas presentan una variedad muy amplia de estados de
ánimo y disponen de un repertorio igualmente extenso de expresiones afectivas.
El estado de ánimo puede ser normal, expansivo o deprimido. Siendo la eutimia el
estado de ánimo normal, esto es, situado entre la hipertimia y la distimia.
Las fluctuaciones del humor son eminentemente moduladas por la satisfacción o
la insatisfacción de diversas necesidades instintivas (el hambre, la sed, el sueño, la
sexualidad); relacionales (vida conyugal, familiar, profesional); o culturales (ocio,
vacaciones). Las variaciones patológicas del humor pueden hacerse en el sentido
negativo (la depresión), positivo (un carácter muy expansivo) o inscribirse en el
sentido de una indiferencia, que desarrollaremos a continuación.
10.2. Trastornos del estado de ánimo
Las alteraciones del estado de ánimo, patológicos en calidad y en intensidad,
constituyen un espectro muy amplio de enfermedades psiquiátricas denominadas
trastornos del estado de ánimo, y se encuentran entre las más frecuentes de éstas.
Los trastornos del estado de ánimo están caracterizados por una alteración en la
regulación del estado de ánimo que domina la vida mental del paciente. Los
mismos pueden deberse a enfermedades médicas, sustancias (psicoactivas como la
cocaína), o son consecutivos a alteraciones metabólicas, efectos tóxicos de
fármacos, lesiones cerebrales focalizadas, trastornos convulsivos o una
enfermedad neurológica degenerativa, entre otros.
205
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
Su etiología es multifactorial, siendo los neurotransmisores (NT) un factor
fundamental en la misma. Por ejemplo, la serotonina se ha convertido en la amina
biógena que con más frecuencia se asocia con la depresión, en la que se observa
una disminución de la misma, razón por la cual los fármacos serotoninérgicos son
eficaces en el tratamiento de este trastorno.
Además, se han encontrado concentraciones anómalas (generalmente bajas) de los
metabolitos de la noradrenalina (3-metoxi-4-hidroxifeniletilenglicol [MHPG]) en
sangre, orina y LCR de pacientes deprimidos.
Recordemos la síntesis de adrenalina y noradrenalina, Figura 10.1. A partir de la
fenilalanina se forma tirosina por acción de la tirosin hidroxilasa que utiliza
tetrahidrobiopterina como cofactor. Luego por la acción de la enzima tirosina
hidroxilasa se forma DOPA, utilizando también tetrahidrobiopterina.
Figura 10.1
La DOPA se descarboxila para dar dopamina, por acción de la enzima Dopa
decarboxilasa y la dopamina se hidroxila por acción de la dopamina hidroxilasa,
enzima que utiliza ácido ascórbico, para dar noradrenalina. Finalmente la
noradrenalina se metila por acción de una metil transferasa que utiliza S-adenosil
metionina (SAM) para dar adrenalina o epinefrina. La SAM origina S-adenosil
206
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
homocisteína que se regenera a SAM con la intervención de varias enzimas,
vitamina B12 y derivados del ácido fólico, como el metiltetrahidrofolato
(metilTHF), formiltetrahidrofolato (formilTHF) y metilentetrahidrofolato
(metilenTHF).
La degradación de adrenalina y noradrenalina genera varios compuestos y
presenta varias vías que confluyen a compuesto comunes, Figura 10.2. La
adrenalina por acción de la monoaminoxidasa (MAO) genera aldehído-3,4dihidroximandélico. También se forma este compuesto por acción de la MAO
sobre la noradrenalina. El aldehído-3,4-dihidroximandélico puede formar ácido3,4-dihidroximandélico que luego por metilación catalizada por la COMT genera
el ácido 3-metoxi-4-hidroxi mandélico (un metabolito urinario). También se puede
formar a partir del aldehído-3,4-dihidroximandélico, por acción de una alcohol
deshidrogenasa el 3,4-dihidroxifenil etilenglicol que por acción de la COMT
forma 3-metoxi-4-hidroxifeniletilenglicol (MHPG), mencionado anteriormente
Figura 10.2
La actividad de la dopamina puede disminuir en la depresión y aumentar en la
manía. Las enfermedades que producen una disminución de las concentraciones
de dopamina (enfermedad de Parkinson) están asociadas con síntomas depresivos.
Se han propuesto teorías sobre la relación entre la dopamina y la depresión, según
las cuales el circuito mesolímbico dopaminérgico es disfuncional en la depresión
y que el receptor D1 de la dopamina es hipoactivo en este trastorno.
NT
LOCALIZACIÓN
FUNCIÓN
EXCESO
DÉFICIT
Serotonina
Varias regiones del
SNC
Inhibitorio;
control del ciclo
sueño-vigilia,
envuelto
en
estados de ánimo
y emociones
Relajación;
aumenta la libido
y la sociabilidad
Ansiedad; insomnio;
depresión;
agresividad;
trastornos del sueño
207
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
Dopamina
Encéfalo; SNA
Noradrenali
na
Áreas
SNC
y
división simpática
del SNA
Adrenalina
Áreas
SNC
y
división simpática
del SNA
SNC; sinapsis con
músculos
y
glándulas
Acetilcolina
GABA
Encéfalo
Glutamato
SNC
Inhibitorio;
envuelto estados
de
ánimo
y
emociones;
regulación
del
control motor
Funciones
intelectuales;
vigilancia;
regulación sueño
REM
Exitatorio
o
inhibitorio
Aumenta
libido
y
sociabilidad
Excitatorio
o
inhibitorio;
envuelto en la
memoria
NT
inhibitorio
más abundante
del SNC; freno
de
NT
que
conducen a la
ansiedad;
funciones
motoras
NT excitatorio;
neuroplasticidad;
memoria
y
aprendizaje
la
la
Insomnio; Parkinson;
hiperactividad;
trastorno déficit de
atención
Hiperactividad;
irritabilidad;
hiperalerta
Fatiga; disminución
de la concentración y
de la libido
Estado de alerta;
ansiedad; estrés
Fatiga; disminución
de la concentración
Inhibición de la
conducta; efecto
depresivo
Inhibición de las
funciones cognitivas
y memoria
Corea
Huntington
Ansiedad; insomnio;
disminución de la
libido
de
Neurotoxicidad;
envejecimiento
celular
Déficit en funciones
intelectuales;
problemas
de
atención
10.3. Trastornos depresivos
La depresión puede ser entendida como un síntoma, un síndrome o una
enfermedad. Cuando decimos que alguien padece depresión nos estamos
refiriendo a que presenta síntomas y signos determinados durante un periodo de
tiempo, que conforma el síndrome depresivo.
Tiene una gran prevalencia en la población mundial y es más frecuente en mujeres
que en varones. Su incidencia aumenta con el avance de la edad. Algunos
trastornos crónicos de origen incierto, como el síndrome de fatiga crónica y la
fibromialgia, se vinculan en alto grado con la misma.
El trastorno depresivo mayor (TDM) es una enfermedad en la que existe una
alteración persistente del estado de ánimo, la conducta y la cognición. Tiene una
base biológica, psicológica y medioambiental, produciendo un declive funcional y
en la calidad de vida de la persona.
La predisposición hereditaria responsable de la depresión hace que esta
enfermedad tenga una cierta presentación familiar. Entre los progenitores, los
208
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
hermanos y los hijos de un depresivo, suele haber un 15% de individuos afectados
por la misma.
Esta predisposición, para manifestarse exteriormente precisa del refuerzo aportado
por el influjo de otros genes o de ciertos agentes ambientales, psicosociales u
orgánicos, factores que operan como causa fundamental.
La base biológica, además de su componente genético, se puede explicar a través
de la teoría aminérgica.
Una de las enzimas responsables de la inactivación de las catecolaminas es la
monoaminooxidasa (MAO), Figura 10.2. Se encuentra ampliamente distribuida
por todo el cuerpo y deamina oxidativamente las catecolaminas a sus
correspondientes aldehídos. Dado que se localiza sobre la membrana exterior de la
mitocondria, siendo intracelular, la MAO desempeña un papel estratégico en la
inactivación de las catecolaminas que se encuentran libremente dentro del
terminal nervioso y no están protegidas por las vesículas de almacenamiento.
Los inhibidores de la monoaminooxidasa (IMAO) impiden el catabolismo de las
catecolaminas (Figura 10.3) y de la serotonina. Por lo tanto, aumentan las
concentraciones de estos compuestos en las sinapsis y potencian su acción
neurotransmisora. Los compuestos con estas propiedades son antidepresivos.
Estos hallazgos suscitaron la teoría aminérgica de la depresión: en ella se
considera que la misma se debe a una deficiencia de NT de tipo amina en las
sinapsis del SNC, y predice que los fármacos que aumentan las concentraciones
de aminas deberían mejorar los síntomas de esta patología.
Figura 10.3
En el humano hay dos isoenzimas de MAO descriptas: MAOA y MAOB. La
MAOA oxida aminas neuroactivas, siendo su principal sustrato la serotonina. Se
209
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
expresa en numerosos tejidos y en diversas partes del sistema nervioso. La
MAOA oxida las aminas utilizando oxígeno y FAD, generando una amina
primaria y un derivado aldehídico de la amina, además de peróxido de hidrógeno.
La brofaromina es un inhibidor de la MAOA, Figura 10.4. La isocarboxazida es
un inhibidor irreversible de la MAOA y MAOB. Existen innumerables moléculas
con actividad IMAO.
Figura 10.4
Las anfetaminas tienen varios efectos sobre el metabolismo de las catecolaminas
en las sinápsis adrenergicas y dopaminérgicas. Entre sus acciones cuenta la de
inhibidor de la MAO. Esto se debe a su similitud estructural, Figura 10.5.
Figura 10.5
Este papel de las monoaminas en la depresión es sin duda alguna una
simplificación. Así, la cocaína también es un inhibidor selectivo de la recaptación,
pero no es antidepresiva, y las anfetaminas bloquean la recaptación y liberan
catecolaminas desde las terminaciones nerviosas, pero ocasionan manía en lugar
de aliviar la depresión.
La depresión se manifiesta por un conjunto de síntomas emocionales y/o
manifestaciones físicas que trascienden en cambios de la conducta, presentes por
al menos 2 semanas. El paciente nos puede referir:
210
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
✓ Ánimo depresivo: sensación subjetiva de tristeza, abatimiento, durante mucho
tiempo.
✓ Anhedonia: incapacidad para experimentar placer.
✓ Apatía. Falta de motivación y de interés, indiferencia ante cualquier estímulo
externo.
✓ Signos vegetativos: alteraciones del sueño (insomnio o hipersomnia); fatiga o
astenia; alteraciones del apetito (anorexia o hiperfagia); pérdida de la libido.
La depresión puede manifestarse de forma distinta en las diferentes edades.
• Prepuberal: molestias somáticas, agitación, alucinaciones auditivas de una sola
voz, trastornos de ansiedad y fobias.
• Adolescencia: abuso de sustancias, conducta antisocial, inquietud, absentismo
escolar, dificultades escolares, promiscuidad, mayor sensibilidad al rechazo,
higiene escasa.
• Ancianos: déficits cognitivos (pérdida de memoria, desorientación, confusión);
pseudodemencia o síndrome de demencia de la depresión, apatía y distraibilidad.
Tratamiento
El método más eficaz para tratar los episodios depresivos mayores consiste en
integrar el tratamiento farmacológico con las intervenciones psicoterapéuticas, ya
que mejora el pronóstico.
10.4. Trastornos maníacos
La manía o episodio maníaco se define como una expansión y exaltación
persistente del estado de ánimo. Suele estar asociada al trastorno bipolar o
enfermedad maníaco-depresiva, que es un trastorno cíclico por las oscilaciones
intensas del ánimo entre la depresión o hipomanía y la exaltación, así como por
las remisiones y recurrencias. El trastorno bipolar tiene un importante componente
genético.
El paciente nos puede referir:
• Conducta errática y desinhibida: exceso en los gastos, en el juego. Viajes
impulsivos. Hipersexualidad.
• Signos vegetativos: aumento de la libido. Adelgazamiento, anorexia.
Insomnio. Energía excesiva.
Al examinar el paciente podemos encontrar:
• Estado de ánimo: eufórico, expansivo, irritable, exigente.
• Introspección y juicio: muy alterados; a menudo, negación total de la
enfermedad e incapacidad para tomar decisiones organizadas o racionales.
Tratamiento
El trastorno bipolar es una enfermedad grave crónica que exige vigilancia de por
vida por parte de un psiquiatra. Y su carácter recurrente exige un tratamiento de
mantenimiento.
211
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
Los pacientes con episodios maníacos agudos necesitan a menudo hospitalización
para reducir la estimulación ambiental y protegerse a sí mismos y a los demás de
las consecuencias de su conducta.
El litio se utiliza para tratar y prevenir los episodios de manía en las personas con
trastorno bipolar. Se encuentra en una clase de medicamentos llamados agentes
antimaníacos. Funciona al promover la neurotransmisión GABAérgica, que en
estos pacientes se encuentra reducida, y al inhibir la neurotransmisión
dopaminérgica. Su administración crónica regula a la baja los receptores NMDA
(N-metil-D-aspartato), modulando de esta manera, la neurotransmisión
glutamatérgica.
Existen hipótesis con algún sustento experimental sobre el efecto del litio. Por un
lado se plantea que inhibe la enzima inositol-fosfatasa, que permite el reciclado de
inositol fosfato para la síntesis de fosfatidil inositol trifosfato, sustrato de la
fosfolipasa C, involucrada en la acción de neurotransmisores que actúan por
medio de las proteínas Gq, Figura 10.6.
Figura 10.6
Otra hipótesis es que inhibiría la glucógeno sintetasa kinasa-3 (GSK) involucrada
en la fosforilación de betacatenina y su degradación en proteosoma, Figura 10.7.
De esta manera permitiría que betacatenina aumente, se trasloque al núcleo e
induzca efectos relacionados con desarrollo del citoesqueleto.
212
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
Figura 10.7
El estudio previo comprende un hemograma completo, un electrocardiograma
(ECG), pruebas de función tiroidea, medición del nitrógeno ureico en sangre y de
la creatinina sérica, y una prueba de embarazo. El litio cuenta con un margen
terapéutico estrecho y sus niveles pueden tornarse enseguida tóxicos si el paciente
se deshidrata. Los efectos secundarios habituales consisten en sed, poliuria,
temblor, sabor metálico, embotamiento cognitivo y molestias gastrointestinales.
Como se excreta intacto por los riñones, debe administrarse con cautela a los
pacientes con nefropatía. Al no metabolizarse en el hígado, puede representar la
mejor opción para el tratamiento en pacientes con alteraciones de la función
hepática.
10.5. Trastornos de ansiedad
La ansiedad es un sentimiento psicobiológico básico, adaptativo ante un desafío o
que advierte de un peligro inminente y permite adoptar medidas para afrontar una
amenaza, de tipo desconocida, interna, o conflictiva. Se la puede definir como una
sensación de aprensión difusa, desagradable y vaga, acompañada de síntomas
vegetativos.
Esa ansiedad normal, se convierte en patológica cuando no cumple una función
adaptativa, por ejemplo, al no estar ligada a un peligro, situación y objeto externo,
o cuando por su intensidad, cualidad o duración, es desproporcionada y excede los
límites aceptables para el individuo. Es un estado que tiene muchos efectos:
influye en la cognición disminuyendo la atención o concentración y tiende a
distorsionar la percepción. Se suele acompañar de molestias somáticas, como
213
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
palpitaciones y sudoración, que denotan la hiperactividad del sistema nervioso
autónomo. Otros signos o síntomas físicos pueden ser la disnea, hiperventilación,
cefalea, náuseas.
Los términos ansiedad y angustia se suelen utilizar como sinónimos, sin embargo,
la primera se refiere al sentimiento de malestar psíquico, mientras que la segunda
se refiere al malestar relacionado con las sensaciones corporales.
Los trastornos de ansiedad componen el grupo más frecuente de trastornos
psiquiátricos, y suelen verse más en mujeres que hombres. Se pueden clasificar
según sus características en:
• Trastorno de ansiedad generalizada: se caracteriza por una ansiedad y
preocupación excesivas, persistentes durante un mínimo de 6 meses, y que
las personas tienen dificultades para controlar, sobre diversos
acontecimientos o actividades y que se asocian a tres o más síntomas de
sobreactivación fisiológica (aumento de la vigilancia, insomnio, inquietud,
contracturas musculares, hiperactividad autonómica).
• Trastorno de pánico: presencia de crisis de angustia intensas, agudas e
inesperadas recurrentes acompañadas por sensación de catástrofe
inminente. Al menos una de ellas va seguida de: mínimo de un mes de
inquietud o preocupación persistente por la aparición de nuevas crisis o
sus consecuencias; o cambio significativo y desadaptativo en el
comportamiento que se relacione con las crisis de angustia.
• Agorafobia: miedo o ansiedad acusados que aparecen prácticamente
siempre respecto a lugares o situaciones de los que puede ser difícil de
escapar, como salir de casa solo y estar entre la multitud. La persona teme
o evita dichas situaciones por temor a tener dificultades para huir o recibir
ayuda en caso de aparición de síntomas similares a la angustia.
• Fobia específica: miedo irracional a situaciones u objetos concretos.
• Trastorno de ansiedad social o fobia social: miedo irracional a la actuación
y hablar en público.
• Trastorno obsesivo-compulsivo: intrusiones involuntarias y persistentes de
pensamientos, deseos, ansias o acciones.
• Trastorno por estrés postraumático: sigue a un estrés vital extraordinario
(guerra, catástrofe) y se caracteriza por ansiedad, pesadillas, agitación y, a
veces, depresión; el trastorno por estrés agudo, parecido al anterior, pero
con una duración igual o inferior a 4 semanas.
• Trastorno de ansiedad debido a una enfermedad médica o inducido por
sustancias/medicación: cuando obedece a enfermedades médicas y
neurológicas, o a sustancias (como la cocaína, entre muchas otras).
A continuación, describiremos su base biológica. No parece existir un único
sistema de neurotransmisión encargado de generar o modular la ansiedad. Por el
214
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
contrario, parece existir toda una química de la ansiedad, pues en ella parecen
participar no sólo neurotransmisores sino un buen número de moléculas que
modulan su trabajo a nivel de las sinapsis en las que se liberan, y que originan
verdaderos sistemas de neurotransmisión química. Por ende, es una consecuencia
de la actividad conjunta de las neuronas presentes en todos los sitios que
participan en la ansiedad y que, a través de su disparo codificado y por supuesto
de la liberación de sus neurotransmisores, permiten al sujeto prepararse a
responder adaptativamente a las amenazas de su entorno.
La ansiedad supone una reacción vegetativa exagerada con incremento del tono
simpático. La liberación de catecolaminas se eleva con la mayor producción de los
metabolitos noradrenalínicos, como 3-metoxi-4-hidroxifenilglicol, Figura 10.2 y
Figura 10.3.
Puede haber una menor latencia del sueño REM (movimientos oculares rápidos) y
de la etapa IV del sueño.
Es posible que la ansiedad se module primariamente por la intermediación del
sistema GABAérgico, que disminuiría globalmente, y el sistema glutamatérgico,
que utiliza al ácido glutámico como NT y tiene acciones ansiogénicas. Estos dos
NT son complementarios y opuestos. El L-glutamato, como principal
neurotransmisor excitador, equilibra los efectos inhibitorios del GABA,
aumentando la probabilidad de que un impulso nervioso se dispare. Así, mientras
que GABA retarda la actividad cerebral, el L-glutamato la acelera.
Estos dos neurotransmisores trabajan juntos para controlar la actividad cerebral.
No solo eso, sino que también se pueden convertir el uno en el otro. El Lglutamato es el precursor de GABA, y este, a su vez, puede reciclarse en Lglutamato, según sea necesario, Figura 10.8.
215
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
Figura 10.8
La disminución de la concentración de ácido γ-aminobutírico (GABA) ocasiona
una hiperactividad del SNC, dado que su rol es inhibir o reducir la actividad
neuronal, y juega un papel importante en el comportamiento, la cognición y la
respuesta del cuerpo frente al estrés. Su presencia aumenta las ondas cerebrales
asociadas a un estado relajado (ondas alfa) y disminuye las asociadas con el estrés
y la ansiedad (ondas beta).
El GABA se sintetiza a partir de la descarboxilación del glutamato gracias acción
de la enzima glutamato descarboxilasa (GAD), un proceso que ocurre en las
neuronas gabaérgicas en el cerebelo, los ganglios basales y muchas áreas de la
corteza cerebral, también en la médula espinal.
Existen tres tipos de receptores para el mismo. El receptor ionotrópico GABA-A,
que está situado en la membrana plasmática del terminal post sináptico, es el que
se relaciona con las benzodiazepinas como el Diazepam y el clonazepan, Figura
216
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
10.9, los barbitúricos o el alcohol. Las benzodiazepinas son reguladores
alostéricos positivos de este receptor.
Figura 10.9
Es el receptor más conocido y está compuesto de cinco subunidades
polipeptídicas: α, β)., γ, δ, ε, cada una con funciones distintas. El receptor GABA-B
es metabotrópico, y se encuentra en la membrana plasmática de los terminales pre
y post sinápticos. El receptor GABA-C, igual que el GABA-A, es ionotrópico.
Figura 10.10
Los receptores ionotrópicos reciben este nombre porque están acoplados a un
canal iónico, que cuando se une el ligando a ellos el canal se abre y entra o sale un
ion por el canal. En el caso del receptor GABA-A entra cloro (Cl-), lo que
produce la respuesta inhibitoria. Su efecto es rápido. Los receptores
217
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
metabotrópicos, como el GABA-B, son receptores más lentos y están acoplados a
proteínas G, que, en este caso, conducen a la activación de canales Potasio (K+)
para la despolarización de la célula.
Por otro lado, las alteraciones del sistema serotoninérgico se asocian a ansiedad.
En general, el aumento de concentración de 5-HT en el cerebro parece
incrementar la ansiedad, mientras que la disminución de su concentración tiene un
efecto beneficioso para este trastorno.
La dopamina tiene efectos antagónicos en la ansiedad, que dependen del tipo de
receptores que activa y de la localización de éstos dentro de la amígdala. Cuando
se une a los llamados D1 aumenta la ansiedad, pero si se une a los D2 sus efectos
son ansiolíticos, dado que disminuye la misma.
Figura 10.11
La actividad de la corteza temporal del cerebro aumenta. El locus caeruleus, un
centro cerebral de neuronas noradrenérgicas, se muestra hiperactivo en los estados
de ansiedad, en especial en las crisis de angustia. Estudios recientes también
apuntan el papel de los neuropéptidos (sustancia P, CRF y colecistocinina). La
hiperactividad y la disregulación del complejo amigdalino pueden acompañarse de
ansiedad social.
En el siguiente cuadro se resumen los NT implicados en la ansiedad:
NT
ACCIÓN
GABA
Ansiolítica
Glutamato
Ansiogénica
Colecistoquinina
Ansiogénica
Noradrenalina
Ansiogénica
Serotonina
Ansiogénica
Encefalina
Ansiolítica
Dopamina
Ansiolítica
218
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
Acetilcolina
Ansiolítica
Tratamiento
El tratamiento de los trastornos de ansiedad comprende un enfoque
psicofarmacológico y la psicoterapia. La combinación de intervenciones
farmacológicas y psicoterapéuticas es muy eficaz; aunque pocas veces se logra el
alivio completo de los síntomas.
10.6. Trastornos neurodegenerativos
Los trastornos neurodegenerativos se dan cuando las células del SNC dejan de
funcionar o mueren. Sus causas pueden ser genéticas, tumorales, vasculares como
un ACV, o idiopáticas.
Las enfermedades neurodegenerativas pueden afectar varias actividades que el
cuerpo realiza, como el equilibrio, movimiento, hablar, respirar y funciones del
corazón. La mayoría no tienen cura, por lo que habitualmente progresan con el
tiempo. El tratamiento puede ayudar a mejorar los síntomas y aliviar el dolor.
10.7. Enfermedad de Parkinson
La enfermedad de Parkinson (EP) está causada por la muerte de las células
productoras de dopamina, NT encargado de controlar la contracción de la
musculatura estriada, en la sustancia nigra o locus niger (núcleos grises ubicados
en el mesencéfalo). El cuadro clínico aparece cuando las lesiones degenerativas
comprometen el 80% de los mismos. Está claramente asociada con la edad y
afecta por igual a ambos sexos. Cuando la edad de inicio es temprana, antes de los
40 años, se denomina juvenil e indica una posible causa genética. Se denomina
senil cuando debuta después de los 70 años. Aunque la medicación puede reducir
los síntomas de forma considerable, la enfermedad es progresiva y puede dar lugar
a incapacidad grave.
El 80% de los casos de EP ocurren de forma esporádica y tienen causa
desconocida. La lesión de la vía Nigroestriada, circuito dopaminérgico que une el
locus niger con el cuerpo estriado (caudado, putamen y pálido), es la que
promueve la aparición de la EP.
219
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
Figura 10.12. Referencias del sistema extrapiramidal: 1=pálido;
2=putamen; 3=caudado; 4=tálamo; 5=núcleo subtalámico;
6=corteza gris; 7=área periacueductal; 8=vía piramidal; 9=circuito
inhibitorio o vía Nigroestriada (mediado por dopamina y GABA);
10=circuito excitatorio (mediado por glutamato y acetilcolina);
11=locus niger o sustancia nigra
La degeneración de las neuronas de la pars compacta pigmentada de la sustancia
negra en el mesencéfalo se da por una sinucleinopatía caracterizada por el
procesamiento anormal de la α-sinucleína, un componente normal de la sinapsis,
que existe en condiciones normales en su forma soluble, no plegada, participando
en el tráfico vesicular entre otros procesos. Participa también en la función del
transportador de dopamina (DAT), Figura 10.13. Las mutaciones en el gen de la αsinucleína pueden causar alteraciones en su estructura, plegamiento, agregación
proteica y déficit de remoción. La α-sinucleína es una proteína de 140
aminoácidos que recibe varias fosforilaciones. Algunas variantes pueden sufrir
nitración y dimerización por unión de residuos de tirosina. Estas modificaciones
llevan a la formación de fibrillas perdiendo sus funciones características. La
enfermedad de Parkinson está asociada a deficit genético de esta proteína, de la
que existen diversas variantes por cambios de un aminoácido con alteraciones en
220
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
la capacidad de formar fibrillas, unirse a lípidos de membranas y alterarse la unión
al cobre, unión característica de esta proteína.
Figura 10.13
Esta degeneración, produce falta de impulsos dopaminérgicos hacia el cuerpo
estriado y acumulación de gránulos citoplásmicos de inclusión intraneural
(cuerpos de Lewy). Esta disminución de dopamina se asocia a movimientos
descontrolados y temblores. La causa de la muerte celular, puede deberse también,
a la generación de radicales libres y al estrés oxidativo, inflamación o disfunción
mitocondrial.
El 20% restante que responde a una causa conocida, corresponde al
Parkinsonismo secundario. Las causas más frecuentes pueden ser: fármacos,
vascular, sustancias tóxicas, traumatismos, entre otras.
Parkinsonismo es un término usado para definir un complejo de síntomas que se
manifiesta mediante bradicinesia (lentitud de movimientos voluntarios) con
rigidez, temblor o ambos. Su curso es progresivo durante 10 a 25 años; hay
temblores (“cuenta monedas” en las manos) en reposo. Es común la presentación
con temblor confinado a una extremidad o un lado del cuerpo. La rigidez (“en
rueda dentada”, aumento de la resistencia en escalones que se presenta ante una
flexión pasiva de la extremidad), rostro inexpresivo (facies de jugador de póker),
con disminución de la frecuencia del parpadeo, voz monocorde y monótona,
micrografía (escritura con letra pequeña), disminución de la oscilación del brazo y
postura “encorvada” flexionada al caminar, marcha con arrastre de los pies,
dificultad para comenzar o detener la marcha. Además, se pueden sumar la
depresión y la ansiedad, alteraciones cognitivas, trastornos del sueño, sensación de
221
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
inquietud interna, pérdida del olfato (anosmia) y anomalías de la función
autónoma.
Metabolismo de la dopamina (DA)
La DA se sintetiza y almacena en una neurona pre-sináptica, se libera al espacio
sináptico y actúa sobre los receptores post-sinápticos. Es una catecolamina igual
que la adrenalina y noradrenalina. Es sintetizada por las neuronas dopaminérgicas
a partir de un aminoácido esencial, la tirosina. Una enzima, la tirosina hidroxilasa,
la transforma en DOPA o dihidrofenilalanina. Luego otra enzima, la DOPA
decarboxilasa (DC) la convierte en dopamina.
Parte de la DA es destruida antes de ser liberada por acción de la MAO-B
(monoaminooxidasa de tipo B) formando un metabolito inactivo: el DOPAC
(ácido dihidroxifenilacético). El resto de la DA se libera al espacio intersináptico y
una parte se fija en los receptores específicos para desarrollar su actividad
biológica. La otra parte es degradada por la enzima COMT en un segundo
metabolito inactivo que es la metoxitiramina (MT). Los dos productos de
degradación, la MT y el DOPAC, dan origen a un mismo catabolito principal que
es el ácido homovanílico (HVA), Figura 10.13.
Tratamiento
Los objetivos son mantener las funciones y evitar complicaciones inducidas por
fármacos; el tratamiento se instaura cuando los síntomas interfieren con la calidad
de vida. La bradicinesia, el temblor, la rigidez y la postura anormal responden en
los estadios tempranos; los síntomas cognitivos, la hipofonía, la disfunción
autonómica y las dificultades de equilibrio tienen una respuesta pobre.
Dada la elevada solubilidad en agua de la DA (535 mg/dl), la administración de la
misma no es un tratamiento efectivo, ya que al ser extremadamente hidrosoluble
tiene gran dificultad para ingresar al SNC, Figura 10.14.
El tratamiento sintomático más efectivo es la Levodopa o L-Dopa, un compuesto
más hidrofóbico (5 mg/ml). La misma es suministrada por vía oral y rápidamente
destruida a nivel periférico por dos enzimas, la dopa-decarboxilasa (DC)
periférica y la MAO. Solo un 10% llega a cruzar la barrera hematoencefálica
donde un 9% es inactivado por la DC central y la COMT, haciendo que solo un
1% tome contacto efectivo con el locus niger. Por ende, se administra de manera
sistemática en combinación con un inhibidor de la descarboxilasa, como la
carbidopa, para evitar su metabolismo periférico hasta la dopamina. También se
encuentra disponible en formulaciones de liberación controlada y en combinación
con un inhibidor de la catecol-O-metiltransferasa (COMT). Los efectos
secundarios incluyen náuseas, vómito e hipotensión ortostática, que pueden
evitarse con una dosificación gradual.
222
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
Figura 10.14
Los inhibidores de la MAO-B, conjunto de drogas antidepresivas, bloquean el
metabolismo central de la dopamina y aumentan las concentraciones sinápticas
del neurotransmisor; por lo general son seguros y se toleran bien. Cuando se
administra la levodopa con un inhibidor de la descarboxilasa, se metaboliza sobre
todo por acción de la COMT; los inhibidores de la COMT aumentan la semivida
de eliminación de la levodopa y mejoran su disponibilidad en el cerebro.
10.8. Enfermedad de Alzheimer
La enfermedad de Alzheimer (EA) es una patología neurodegenerativa crónica,
cuya prevalencia aumenta exponencialmente con la edad. Este trastorno es la
causa más común de demencia en nuestro medio. Ésta se define como la perdida
global de las funciones intelectuales o superiores (lenguaje, memoria,
discriminación visoespacial, afectividad, personalidad, pensamiento abstracto,
cálculo, razonamiento y juicio), progresiva, adquirida y con conservación del
estado de vigilia. La EA se manifiesta clínicamente por un cuadro
neuropsiquiátrico progresivo, con síntomas cognitivos y trastornos del lenguaje y
de conducta, progresando hasta requerir cuidado permanente.
La edad de aparición es entre los 65 y 85 años. La enfermedad en esta población
se suele desarrollar en forma esporádica, y en su mayoría, no se encuentran o se
desconocen antecedentes familiares.
En los adultos mayores, se han definido 3 factores de riesgo principales: el
envejecimiento, una susceptibilidad genética y el medio ambiente, siendo causas
223
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
identificables de este último, el estrés oxidativo y la inflamación relacionada con
el sistema inmune.
El estrés oxidativo y la apoptosis tienen una función fundamental en la
patogénesis de la enfermedad. El primero, se puede definir como la alteración del
equilibrio entre las especies pro-oxidantes y las antioxidantes. Este desequilibrio
se puede dar por un exceso de sustancias pro-oxidantes, y/o una deficiencia de
agentes antioxidantes. Como resultado, se produce daño oxidativo, de manera que
se afectan diversas moléculas y se alteran funciones fisiológicas.
Un radical es una especie química que posee electrones desapareados, por lo
tanto, son susceptibles de formar enlaces con átomos de otras moléculas para
completar los electrones faltantes. Las especies reactivas del oxígeno incluyen los
iones de oxígeno, radicales libres y peróxidos; y se forman en peroxisomas,
mitocondrias y retículo endoplasmático de todas las células.
En la cadena respiratoria, por ejemplo, cuando el Complejo IV cataliza la
transferencia de los electrones al oxígeno, puede producir una reducción parcial
del mismo generando radicales libres.
Además, cuando se desencadena un proceso inflamatorio como consecuencia del
ingreso de microorganismos o sustancias extrañas, en las células fagocíticas se
generan especies reactivas para eliminar el agente fagocitado.
La exposición a agentes externos como contaminantes del medio ambiente (humo
del tabaco, pesticidas, desechos ambientales), radiaciones ionizantes, entre otros,
genera especies reactivas. Éstas son:
✓ Oxígeno singlete: la molécula de oxígeno en su estado basal tiene dos
electrones desapareados con spin paralelo. Si se invierte el spin de uno de los
electrones se genera el oxígeno singlete, que es muy reactivo. Puede generarse en
la peroxidación de lípidos (proceso por el cual los radicales libres toman
electrones de los dobles enlaces de los ácidos grasos de los fosfolípidos,
generando otro radical libre que reacciona con otras moléculas lipídicas, es decir
se inicia una reacción en cadena), en las reacciones que se desencadenan luego del
proceso de fagocitosis o por absorción de energía lumínica.
✓ Peróxido de hidrógeno: no es un radical libre, pero es una molécula reactiva que
se genera en peroxisomas y células fagocíticas, y que atraviesa las membranas
celulares. Participa en reacciones que pueden generar compuestos más reactivos.
✓ Anión superóxido: radical libre que se genera por la reducción incompleta del
oxígeno en la cadena respiratoria, en las células fagocíticas, en reacciones de
hidroxilación en el retículo endoplasmático, en reacciones del oxígeno con
diferentes compuestos catalizadas por oxidasas. Es precursor de otros agentes
oxidantes muy reactivos como los radicales hidroxilo.
✓ Radical hidroxilo: se genera por la reacción del anión superóxido y el peróxido
de hidrógeno, conocida como reacción de Haber-Weiss; también se genera en la
224
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
reacción del peróxido de hidrógeno con el catión ferroso o reacción de Fenton. Se
produce por exposición a rayos gamma. Atraviesa las membranas celulares y es la
especie reactiva más potente. Convierte compuestos orgánicos en radicales libres
iniciando una reacción en cadena. Es el principal iniciador de la peroxidación de
lípidos.
✓ Radicales peróxido: cuando el radical hidroxilo reacciona con ácidos grasos
poliinsaturados se generan radicales lipídicos que inician una reacción en cadena.
Si se adiciona oxígeno a los radicales lipídicos se generan radicales lipoperoxilo
que también generan nuevos radicales lipídicos.
✓ Óxido nítrico: radical libre que difunde a través de las membranas celulares. La
enzima que participa en su formación se llama Óxido Nítrico Sintasa. La
isoenzima I se encuentra en células endoteliales de vasos sanguíneos, donde el
óxido nítrico generado actúa como vasodilatador. La isoenzima II de macrófagos
produce óxido nítrico que genera radicales libres con acción sobre los agentes
fagocitados. Las reacciones producidas con posterioridad a la fagocitosis pueden
generar óxido nítrico y radical superóxido que reaccionan entre sí produciendo
peroxinitritos, que producen la modificación de proteínas involucradas en la
transmisión de señales. La isoenzima III presente en neuronas interviene en la
formación de óxido nítrico que actúa como neurotransmisor.
Dada la infinidad de reacciones químicas imprescindibles para la vida celular, es
inevitable la formación de especies reactivas del oxígeno. Estas moléculas tan
reactivas son eliminadas por sistemas de defensa antioxidantes presentes en la
célula como, por ejemplo, podemos mencionar:
✓ Superóxido dismutasa: convierte los aniones superóxido en peróxido de
hidrógeno y oxígeno. La isoenzima que contiene zinc y cobre se encuentra en el
citosol; la que contiene manganeso se encuentra en mitocondrias.
✓ Catalasa: descompone el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. Se
encuentra en los peroxisomas de la mayoría de las células.
✓ Glutatión peroxidasa: esta enzima contiene selenio, es de localización citosólica
y mitocondrial. Cataliza la reducción de hidroperóxidos orgánicos y peróxido de
hidrógeno, siendo los electrones aportados por los grupos sulfhidrilos del
glutatión en su estado reducido. El Glutatión oxidado es reducido por la enzima
Glutatión Reductasa NADPH dependiente.
✓ Coenzima Q o Ubiquinol: la forma reducida de la Coenzima Q se encuentra en
la membrana interna mitocondrial y actúa eliminando radicales libres como el
hidroxilo. También se encuentra en lipoproteínas interrumpiendo la formación de
radicales peroxilo.
Además, existen nutrientes antioxidantes que podemos adquirir a través de la
alimentación:
225
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
✓ Vitamina C o ácido ascórbico: tiene su efecto en medios acuosos intra y
extracelulares. Reduce el radical hidroxilo a agua. Reacciona con el anión
superóxido y forma peróxido de hidrógeno. Reacciona con este último para
producir agua.
✓ Vitamina E: tiene su efecto en las membranas celulares y lipoproteínas. Cede el
hidrógeno del grupo hidroxilo e interrumpe las reacciones en cadena de radicales
lipídicos y lipoperoxilos. Tiene efecto protector de lipoproteínas y ante daño
neuronal.
✓ Carotenoides: intervienen en la eliminación de oxígeno singlete y radicales
peroxilo.
Los radicales libres en exceso peroxidan la membrana lipídica, oxidan proteínas
modificando su estructura y alteran la membrana plasmática y las proteínas del
citoesqueleto. Además, afectan el ARN y pueden producir la ruptura de las hebras
de ADN nuclear.
La combinación del amiloide β). (Aβ).) con iones metálicos, incrementa la
concentración de peróxido de hidrógeno en el cerebro. El incremento del calcio
intracelular genera la activación de la óxido nítrico sintetasa neuronal, lo que
aumenta la concentración del óxido nítrico intracelular. Éste reacciona con el
anión radical superóxido dando lugar al peroxinitrito. La peroxinitración extensiva
de proteínas en el cerebro afectado por la EA, sugiere un papel patológico del
peroxinitrito en la misma.
La reacción inflamatoria se presenta como respuesta al estrés crónico producido
por depósitos de Aβ)., que induce la activación de la microglia y los astrocitos, la
activación de la vía clásica y alterna del sistema del complemento, y la secreción
de citoquinas e interleuquinas. Estas moléculas son proteínas o glucoproteínas
producidas por células de nuestro sistema inmune.
El proceso degenerativo está caracterizado por una serie de alteraciones cerebrales
que afectan de forma selectiva a regiones específicas, en particular la neocorteza,
el área entorrinal, el hipocampo, el núcleo amigdalino, el núcleo basal, el tálamo
anterior y varios núcleos monoaminérgicos del tronco encefálico (locus coeruleus
y el complejo del rafe). En las regiones dañadas del cerebro, la disfunción y la
muerte de las neuronas se asocian con anomalías citoesqueléticas y reducen el
nivel de proteínas sinápticas en las regiones del cerebro a donde van a parar estas
neuronas. Las neuronas colinérgicas del núcleo basal, el núcleo septal interno y la
banda diagonal de Broca, que proporcionan las principales vías colinérgicas a la
neocorteza y al hipocampo, están destruidas por factores neurotóxicos
combinados con el péptido β).-amiloide, lo que reduce el nivel de acetilcolina y de
marcadores colinérgicos (es decir, la actividad de la acetiltransferasa de colina) en
las zonas de destino de esas células, generando pérdida progresiva de funciones
cognitivas que desemboca en demencia.
226
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
La EA además de caracterizarse por amiloidosis, una proteinopatía caracterizada
por la formación de filamentos insolubles de péptido Aβ). que se depositan a nivel
extracelular; se caracteriza por la degeneración neurofibrilar, producto de la
acumulación intraneuronal de filamentos de proteínas Tau patológicas.
La producción y secreción del Aβ). es un proceso fisiológico, y se encuentra
normalmente en el plasma y líquido cefalorraquídeo. El término amiloide se
define como depósito extracelular de sustancia proteinácea fibrilar que a la
microscopia óptica se tiñe con hematoxilina eosina y se visualiza como un
acumulo hialino eosinófilo extracelular, homogéneo y sin estructura. Además, es
Rojo Congo positivo.
El Aβ). es un producto catabólico normal que se origina de una molécula llamada
proteína precursora del Aβ). (PPA-β).). Esta es una glucoproteína de membrana
ubicua con un único dominio transmembrana, una porción intracitoplasmática y
una porción larga extracelular. Además, tiene una región hidrofóbica de 23
aminoácidos, por la cual se ancla a la membrana celular. El dominio extracelular
se ve expuesto a una proteólisis parcial por acción de secretasas α, β). y γ. Este
procesamiento proteolítico puede ser amiloidogénico (acción conjunta de
secretasa β). y γ) y no amiloidogénico (acción de secretasa α).
En la EA se altera el metabolismo de la PPA-β)., con un aumento progresivo en la
producción y depósito anormal de Aβ). en la sustancia gris de la corteza cerebral,
generando las placas amiloides, que consisten en depósitos extracelulares de
fibrillas insolubles resistentes a la digestión proteolítica. Esta acumulación
anormal depende de ciertas alteraciones en el proceso metabólico normal del
procesamiento de la PPA-β).. Se ha demostrado mutaciones puntuales de la PPA y
otros defectos genéticos en la regulación de esta proteína que refuerzan la
hipótesis patogénica según la cual la anomalía cerebral se debe al depósito de
amiloide que ejercería su neurotoxicidad por una doble vía: originando
degeneración neuronal (toxicidad directa) o modificando la homeostasis del calcio
neuronal a través del metabolismo del ácido glutámico (toxicidad indirecta).
La severidad de la demencia se correlaciona significativamente con la densidad de
los ovillos neurofibrilares (ONF) en la neocorteza y corteza entorrinal, ya que su
formación está asociada con la muerte neuronal. Los mismos pueden ser
intracelulares o extracelulares, siendo los últimos altamente insolubles y
resistentes a la proteólisis. Se dan por acumulación de polímeros anormales
patológicos denominados filamentos helicoidales apareados (FHA) cuyo
constituyente principal es la proteína Tau que ha sufrido hiperfosforilación
anormal y proteólisis endógena como modificaciones postraduccionales, que
llevan a la polimerización irreversible de la proteína Tau en FHA.
227
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
En condiciones normales, la proteína Tau se encuentra asociada a los
microtúbulos, estabilizándolos. Al estabilizar estos filamentos del citoesqueleto se
logra un normal transporte intraneuronal.
En la imagen podemos observar la proteína Tau con formación de filamentos
aberrantes que pueden unirse a anticuerpos producidos contra la misma.
Los cambios cognitivos siguen patrones característicos que inician con alteración
de la memoria reciente, inmediata, y que más tarde afectan el lenguaje y
ocasionan déficits visuoespaciales. Es frecuente que la pérdida de la memoria no
se reconozca al principio, lo cual se debe en parte a que se conservan los modales
sociales hasta fases más avanzadas; las alteraciones en las actividades de la vida
diaria llaman la atención de amigos y familiares.
La desorientación, la falta de criterio, la falta de concentración, la afasia y la
apraxia son cada vez más evidentes a medida que evoluciona la enfermedad. Los
pacientes pueden sentirse frustrados o no percatarse de sus déficits. En etapa
terminal, los pacientes se tornan rígidos, mudos, incontinentes y quedan
confinados a la cama. Es posible que se necesite ayuda para realizar las tareas más
simples, como comer, vestirse y usar el inodoro. La duración típica es de ocho a
10 años, pero la evolución puede fluctuar entre uno y 25 años.
Tratamiento
Actualmente, esta enfermedad no tiene cura. En estadios iniciales de la
enfermedad, los inhibidores de la acetilcolinesterasa con propiedades agonistas
del receptor M2 han resultado eficaces mejorando las funciones cognitivas, pero
no han servido para frenar la progresión de la enfermedad.
Los antagonistas de los receptores NMDA glutamatérgicos se emplean para
reducir los efectos excitotóxicos derivados de la estimulación excesiva de este tipo
de receptor.
La entrada de Ca++ a través del complejo receptor NMDA y los canales de Ca++
sensibles al voltaje incrementa la concentración intracelular de Ca++. Una
elevación de Ca++ intracelular desataría una cascada de segundos mensajeros para
la activación enzimática lisosomal, por lo que, las mitocondrias son las encargadas
de recaptarlo. Cuando se produce una entrada masiva de Ca++ a las mismas, éstas
228
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
se calcifican por la formación de hidroxiapatita cálcica y se destruyen sus crestas,
proceso denominado cristólisis, dándose la pérdida de las unidades
mitocondriales. Al ser una lesión irreversible, lleva al daño o a la muerte celular,
ya que se pierde la capacidad de recuperar la homeostasis y obtener ATP por
glucólisis aeróbica, lo que conduce a la obtención de ATP a través de la glucólisis
anaeróbica con la respectiva generación de ácido láctico. Cuando se genera una
acumulación de éste a nivel citosólico, desciende el pH intracelular, y esta acidez
es un factor favorecedor para la activación enzimática lisosomal que lleva a la
digestión enzimática autolítica o también llamada autofagia.
Los antagonistas del receptor del NMDA pueden reducir la intensidad y la
duración de la actividad del ataque.
✓ El donepezilo, la rivastigmina, la galantamina y la memantina están aprobados
por la FDA para el tratamiento de la EA. Con excepción de la memantina, la
acción de estos fármacos es la inhibición de la colinesterasa con un incremento
consecutivo de las concentraciones cerebrales de acetilcolina. La memantina
bloquea al parecer los canales sobreexcitados del NMDA.
10.9. Esclerosis múltiple
Este trastorno forma parte del grupo de enfermedades desmielinizantes, y es la
enfermedad crónica del SNC más común que afecta a adultos jóvenes y una causa
importante de discapacidad. Se caracteriza por inflamación crónica y destrucción
selectiva de la mielina del SNC, es decir desmielinización en focos o en placas; no
afecta al sistema nervioso periférico. La progresión es resultado de la acumulación
de nuevas placas o de la extensión de las preexistentes.
La causa es desconocida, pero la evidencia muestra que existe una interacción de
factores genéticos, ambientales e inmunológicos que conducen a una
autoinmunidad específica a la mielina. Lo más frecuente es que se manifieste en
las etapas inicial a media de la vida adulta y las mujeres son tres veces más
susceptibles que los varones.
El mecanismo fisiopatológico de la enfermedad es iniciado por las células T que, a
través del reconocimiento de antígenos específicos de la mielina, se activan los LT
en sangre periférica y atraviesan la barrera hematoencefálica, desencadenando así
una respuesta inflamatoria que promueve la desmielinización en el SNC. Hay
activación de macrófagos y citoquinas pro-inflamatorias. Su cronicidad produce
proliferación de astrocitos, con formación de cicatriz glial.
El inicio puede ser súbito o insidioso. Algunos pacientes tienen síntomas que son
tan inocuos que es posible que no busquen atención médica durante meses o años.
Las crisis recurrentes de disfunción neurológica focalizada, que persisten por lo
general durante varias semanas o meses y se acompañan de una recuperación
variable; por lo general, algunos enfermos presentan al principio un deterioro
229
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
neurológico de lenta progresión. Los síntomas se agravan a menudo de manera
transitoria con la fatiga, el estrés, el ejercicio o el calor. Las manifestaciones
incluyen debilidad o síntomas sensitivos, dificultades visuales, alteraciones en la
marcha y la coordinación, sensación de deseo imperioso de orinar o polaquiuria y
fatiga anormal. La afectación motriz puede presentarse en la forma de una
extremidad pesada, rígida, débil o torpe. Son comunes la sensación de hormigueo
circunscrita, la sensación de “alfileres y agujas” y la “de muerte”. La neuritis
óptica produce visión borrosa monocular, sobre todo en el campo visual central, a
menudo con dolor retroorbitario que se acentúa con el movimiento ocular. La
afectación del tronco encefálico puede causar diplopía, nistagmo, vértigo o dolor
facial, entumecimiento, debilidad, hemiespasmo o mioquimia (contracciones
musculares onduladas). La ataxia, los temblores y la disartria pueden reflejar el
trastorno de las vías cerebelosas. El signo de Lhermitte, una sensación
momentánea semejante a un choque eléctrico desencadenada por la flexión del
cuello, indica enfermedad de la médula espinal cervical.
Ninguna prueba de laboratorio es diagnóstica de EM. El diagnóstico clínico se
efectúa con la demostración de múltiples lesiones en sustancia blanca diseminada
en tiempo (más de un mes) y espacio (áreas afectadas no contiguas).
Tratamiento
Los objetivos del tratamiento de la esclerosis múltiple incluyen los siguientes:
acortar la duración de las exacerbaciones agudas; disminución de la frecuencia de
exacerbaciones; aliviar los síntomas; retraso de la aparición de discapacidad,
particularmente mantener la capacidad del paciente para caminar (lo cual es
importante).
✓ Las preparaciones de interferón B1a que se administran varias veces por
semana parecen tener una eficacia ligeramente mayor en comparación con los
fármacos que se administran una vez por semana. Los efectos secundarios del
interferón incluyen síntomas pseudogripales, reacciones en el sitio de inyección
(con la dosificación subcutánea) y anomalías leves en los exámenes de laboratorio
(p. ej., incremento de las pruebas de función hepática o linfopenia). A menudo, los
mismos ceden con el paso del tiempo.
✓ El tratamiento del brote agudo o recaídas agudas que producen alteraciones
funcionales pueden tratarse con un esquema breve de metilprednisolona por vía
intravenosa, después de lo cual se administra prednisona oral. Este esquema
reduce de forma moderada la gravedad y acorta la duración de los ataques.
10.10. Trastornos neuromusculares
Son enfermedades de la unidad motora, formada por la motoneurona periférica, la
placa neuromuscular y el efector muscular; y se caracterizan clínicamente por
producir debilidad.
230
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
La siguiente enfermedad que vamos a desarrollar, corresponde específicamente a
un trastorno de la unión neuromuscular.
10.11. Miastenia Gravis
Es un trastorno neuromuscular que se caracteriza por debilidad y fatigabilidad de
los músculos esqueléticos, que aumenta con el ejercicio y mejora con el reposo o
el sueño. Su evolución es variable, con exacerbaciones y remisiones.
Su prevalencia es de 1 por cada 7.500 personas, por lo que no es infrecuente. Se
puede dar a cualquier edad, aunque posee picos de incidencia en mujeres entre los
30 y 40 años y en varones entre los 60 y 70 años.
Los síntomas más frecuentes son: ptosis; diplopía; debilidad muscular después del
uso del músculo afectado.
Se utiliza la clasificación de Osserman para la estadificación de la enfermedad.
Para entender la fisiopatología de este trastorno, vamos a describir brevemente la
fisiología.
La acetilcolina se encuentra almacenada en vesículas en la parte terminal de la
neurona. Mediante la entrada de calcio en las terminaciones finales de la neurona
y a través de los canales de calcio, se produce la liberación de las moléculas de
acetilcolina en el espacio sináptico.
La inactivación de acetilcolina se produce mediante la acción de las esterasas en la
membrana postsináptica; la disminución de las esterasas causa aumento de la
actividad de acetilcolina.
Cuando las moléculas de acetilcolina se encuentran en el espacio postsináptico, se
unen al sitio de unión de la acetilcolina el cual se encuentra en el segmento
extracelular N-terminal. La unión de la molécula ocasiona cambios
conformacionales en las proteínas M1 y M2 las cuales forman un canal iónico.
Por medio de esos canales entra sodio y sale potasio de la neurona, el flujo de
estos iones produce la despolarización de la membrana y la apertura de canales de
sodio dependientes de voltaje a lo largo de la membrana postsináptica, para así
generar el potencial de acción de membrana.
El defecto principal en los pacientes con miastenia gravis es la disminución en el
número de los receptores de acetilcolina postsinápticos, en las uniones
neuromusculares, que interrumpe la transmisión neuromuscular, debido a un
proceso autoinmune mediado por anticuerpos. El desencadenante para la
producción de anticuerpos es desconocido, pero el trastorno se asocia con
alteraciones del timo, hipertiroidismo autoinmunitario y otros trastornos
autoinmunitarios.
El receptor de acetilcolina posee dos dominios, uno extracelular que concentra
cationes y un dominio intracelular con cargas negativas. La mayoría de los
anticuerpos se encuentran dirigidos contra la porción extracelular (sitio
231
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
inmunogénico) de las subunidades alfa del receptor de acetilcolina, zona donde se
encuentra el sitio de unión de la acetilcolina.
Los anticuerpos reducen tanto el número como la función de los receptores para
acetilcolina por medio de la degradación acelerada de los receptores de
acetilcolina.
Las inmunoglobulinas IgG se unen al receptor de acetilcolina en la membrana
celular formando grupos, éstos por medio de la endocitosis, son internalizados
para ser degradados posteriormente.
Como método complementario para el diagnóstico, se puede utilizar la
determinación de niveles séricos de anticuerpos AchR. Los anticuerpos contra el
AChR están presentes en el 80 a 90% de los pacientes con miastenia generalizada.
Las concentraciones de anticuerpos pueden ser bajas con los primeros síntomas y
aparecen elevados luego pero no se correlacionan con la gravedad de la
enfermedad.
Tratamiento
✓ Anticolinesterásicos: son el fundamento del tratamiento sintomático, pero no
alteran el proceso patológico subyacente. Actúan a nivel de la placa
neuromuscular inhibiendo la colinesterasa y aumentando la cantidad de
acetilcolina disponible para los receptores colinérgicos. Uno de los más utilizados
es la piridostigmina, un inhibidor de la acetilcolinesterasa reversible, de acción
prolongada.
✓ Inmunológico: los corticoides inmunosupresores interrumpen la reacción
autoinmunitaria, gracias a su efecto antiinflamatorio, y retardan la evolución de la
enfermedad, pero no alivian inmediatamente los síntomas. La plasmaféresis, que
elimina los anticuerpos circulantes, resultando en una mejoría de la gravedad de la
enfermedad en pocos días, e inmunoglobulinas EV, que modulan la respuesta
inmune, están indicados en las crisis miasténicas.
10.12. Bibliografía
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232
QUÍMICA DE LAS PRINCIPALES ENFERMEDADES DEL SNC
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Harrison. Manual de Medicina. (2015). (19.ª ed.). México: McGraw-Hill
Education. México: McGraw-Hill Education.
233
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
11. BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
Florencia Ruiz Díaz - Lautaro Martino
11.1. ¿Qué es la neurofarmacología?
La neurofarmacología es la rama de la farmacología que se encarga del estudio de
los fármacos que actúan directa o indirectamente en el sistema nervioso. Es el
principal brazo terapéutico de dos disciplinas médicas que la utilizan como una de
sus herramientas: la psiquiatría y la neurología. Aunque está presente en casi todas
las especialidades ya que contempla todos los fármacos que inducen efectos a
nivel del SN.
Para poder comprender el funcionamiento de las drogas que afectan al sistema
nervioso es necesario conocer el funcionamiento de los sistemas y circuitos
neuronales, sus neurotransmisores y receptores, como a su vez la interrelación
entre ellos. Así, podremos comprender como realizan su efecto deseado así como
sus efectos indeseables y la interacción con otros fármacos.
11.2. ¿Qué es un neurofármaco?
Un neurofármaco es una droga que tiene como diana una o varias células del
sistema nervioso central (SNC) o periférico a nivel de nervios o ganglios (SNP). A
continuación vamos a ver de manera sencilla su farmacocinética y
farmacodinamia. Se entiende por farmacocinética a los cambios que sufre el
fármaco a partir de que ingresa al organismo y se metaboliza para luego ser
excretado. Por su parte la farmacodinámia ser refiere a los efectos que ejerce el
fármaco.
En palabras más sencillas
• la farmacocinética se refiere a lo que hace el organismo con el fármaco
• la farmacodinamia es lo que hace el fármaco sobre el organismo.
Si bien cada fármaco suele tener una indicación particular cuando hablamos de
neurofármacos vamos a encontrar determinadas similitudes que se pueden
describir y de hecho vamos a ver que particularmente en la neurofarmacología
estos fármacos tienen además de una indicación principal otros usos terapéuticos
probados o incluso en experimentación.
11.3. Farmacocinética y farmacodinamia: generalidades.
Teniendo en cuenta que estos fármacos deben cruzar la barrera hemato-encefálica,
las drogas que actúan en el sistema nervioso central, suelen ser altamente
liposolubles, condición necesaria para poder cruzar esta barrera con más facilidad.
En cuanto a su forma de acción encontramos fármacos que actúan como
agonistas/antagonistas frente a un determinado receptor celular, otros actúan
234
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
directamente sobre la recaptación o estimulación en la liberación de uno o varios
neurotransmisores o alterando la reserva de los mismos en las vesículas
neuronales como así también tenemos los que actúan modificando el metabolismo
de ciertos neurotransmisores por ejemplo inhibiendo su degradación para que
permanezcan activos por más tiempo.
En síntesis, los neurofármacos actua sobre
• receptores
• transportadores
• enzimas.
Como mencionamos anteriormente, en la mayoría de los fármacos que vamos a
describir a continuación vamos a encontrarnos con que tienen una serie de
indicaciones diferentes, pero vamos a centrarnos para clasificarlos en su
indicación principal.
Dentro de todo el espectro de fármacos nos vamos a encontrar con algunos que
son indicados para utilizarse
• A corto plazo
• A largo plazo
Los farmacos indicados a corto plazo son para tratamiento de forma inmediata
debido a su rápida acción y por lo general son contraindicados en el uso a largo
plazo. Por lo contrario, en los fármacos que se utilizan a largo plazo los efectos
suelen tardar más en aparecer. Esto se debe a que debe producirse en el organismo
un estado estacionario o de equilibrio del fármaco y/o también una regulación a la
baja de receptores (down regulation) para evitar efectos indeseables. Estos efectos
pueden aparecer al comienzo del tratamiento cuando se encuentran una gran
cantidad del fármaco y/o su neurotransmisor involucrado, con una cantidad
relativamente alta de receptores. Esta situación puede provocar una serie de
efectos secundarios por hiperactividad de los neurotransmisores involucrados.
Estos efectos secundarios irían desapareciendo con el avance del equilibrio entre
los niveles del fármaco en el organismo y los receptores en células blanco.
Como conocemos en los humanos existe un polimorfismo importante a nivel de
los genes que codifican cada proteína, es decir existen variedades de alelos para
una misma proteína. Esta variedad genera proteínas con diferente grado de
interacción con los fármacos. Como consecuencia un fármaco hará un dado efecto
en un paciente, pero este efecto puede presentar diferencias en intensidad en cada
paciente. En síntesis, un tratamient ocon un fármaco es muy específico para cada
paciente.
235
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
11.4. Anestésicos generales
Los anestésicos generales son fármacos que deprimen el sistema nervioso central
al punto de poder realizar intervenciones quirúrgicas o procedimientos por lo
general invasivos. Son fármacos que deben emplearse con sumo cuidado y
supervisión por su amplia gama de efectos farmacológicos y posibles
complicaciones en su uso. A pesar de ser muy parecidos en su uso principal,
difieren en sus efectos secundarios en diferentes órganos, vías de administración y
farmacocinética. La elección y combinación de fármacos dependerá de la
historial del paciente, el procedimiento a realizar, sexo, edad, talla, entre otros.
11.4.1 Isoflurano
El isofluorano un éter fluorado de nombre sistemático: 1-cloro-2,2,2-trifluoretil
difluormetileter, Figura 11.1.
Figura 11.1
Se trata de un compuesto líquido a temperatura ambiente, con un punto de
ebullición de 49 ºC, que permite un rápido paso a estado gaseoso. Además tiene
una baja solubilidad en agua, de aproximadamente 3.5 g/litro. Contrariamente es
muy liposoluble, esto lo indica su coeficiente de partición entre solventes
orgánicos y el agua. Se utiliza una constante llamada log P. Si este valor es mayor
que 0, indica alta liposolubilidad, mientras que si es negativo, indica
hidrosolubilidad. Para el isofluorano, el valor de logP es aproximadamente 2.
El isofluorano produce anestesia general y relajación muscular, también actividad
inhibitoria de la activación simpática y disminución del tono arterio-venoso con la
consecuente caída de la presión arterial. Es de los más utilizados en
procedimientos quirúrgicos debido a su seguridad y es administrado por vía
inhalatoria. Los anestésicos inhalatorios son moléculas pequeñas y liposolubles
que atraviesan con facilidad la membrana alveolar y tienen ventajas sobre los
agentes que se utilizan de manera parenteral puntualmente en la profundidad
anestésica generada debido a que esta se puede cambiar rápidamente alterando la
concentración inhalada. Se administran mezclados con aire, oxígeno o mezclas de
oxígeno y óxido nitroso como transportadores gaseosos.
Debido a su rápida eliminación, cualquier depresión respiratoria post operatoria es
de duración relativamente corta.
Los mecanismos de acción propuestos son, Figura 11.2
236
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
•
•
•
•
•
Altera las uniones gap decreciendo la velocidad de apertura y aumentando
la de cierre
A nivel muscular activa en el retículo sarcoplásmico la ATPasa
dependiente de calcio. Parece unirse a la subunidad D de la ATP sintetasa y
NADH deshidrogenasa.
También ejerce un estímulo en la liberación de ácido gammaaminobutírico (GABA) aumentando así la actividad inhibitoria neuronal
de dicho neurotransmisor.
Se une a receptores de GABA, canales de calcio de gran conductancia
activados por potasio, receptores de glutamato y glicina.
A su vez aumenta la recaptación de glutamato disminuyendo la actividad
excitatoria generada naturalmente por este neurotransmisor.
Figura 11.2
No se metaboliza de forma apreciable y carece de las características de índole pro
convulsivas de otros anestésicos inhalatorios. Puede producir hipotensión y
debido a su potente efecto vasodilatador coronario en oportunidades puede
exacerbar la isquemia cardiaca en pacientes afectados de enfermedad coronaria.
En el período post anestesia, solo el 0,17% del isoflurano absorbido puede
recuperarse como metabolitos urinarios.
237
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
11.4.2 Propofol
El propofol o 2,6-bis(1-metiletil)fenol (Figura 11.3), es un agente anestésico de
vía parenteral.
Figura 11.3
Tiene baja solubilidad en agua (0,16 g/litro) y como lo indica su logP de 4, una
alta liposolubilidad.Es mayormente utilizado para cirugías e intervenciones
menores. También en unidades de terapia intensiva para mantenimiento de
pacientes en coma. Es muy utilizado debido a que tiene un rápido inicio de acción
y una reversión efectivamente rápida.
Su efecto es mediado principalmente por la modulación positiva del
neurotransmisor ácido gamma-aminobutírico mediante el receptor GABA(A)
generando de esta manera una respuesta inhibitoria, Figura 11.4.
Figura 11.4. GABARA: receptor de GABA tipo A. GABA: ácido gama amino butírico
Se absorbe en un tiempo de 15 a 30 segundos y debido a su distribución
extremadamente rápida es difícil medir su concentración plasmática máxima. En
cuanto a la duración de su efecto que si es posible medir más fácilmente podemos
observar que se encuentra en un período de 5 a 10 minutos.
Se metaboliza por vía hepática principalmente por glucuronidación en el hidroxilo
C1. La hidroxilación del anillo de benceno a 4-hidroxipropofol también puede
ocurrir a través de CYP2B6 y CYP2C9 con la consecuente conjugación con ácido
sulfúrico y/o glucurónico. El hidroxipropofol tiene aproximadamente un tercio de
la actividad hipnótica del propofol, Figura 11.5.
238
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
Figura 11.5
Se elimina principalmente por conjugación hepática con metabolitos inactivos que
son excretados por el riñón.
11.5. Analgésicos
En este grupo de fármacos encontramos a todos aquellos relacionados a disminuir
o atenuar el dolor a través de diferentes mecanismos que serán descritos a
continuación.
11.5.1 Paracetamol
El paracetamol o acetaminofén (Figura 11.6) es el analgésico más consumido en
todo el mundo. Se utiliza para el tratamiento del dolor leve a moderado y también
como antipirético debido a su acción central. Cabe destacar que como
consecuencia de su escasa acción periférica no posee efectos antinflamatorios
apreciables.
239
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
Figura 11.6
No se conoce con exactitud su mecanismo de acción, y aunque a menudo se lo
asocia a los AINES (antinflamatorios no esteroideos) debido a su capacidad de
inhibir la vía de las ciclooxigenasas se sabe que no inhibe la ciclooxigenasa en los
tejidos periféricos y es por este motivo que no presenta efectos antiinflamatorios
ni tampoco muchos de los efectos adversos que suelen presentar los fármacos de
la familia de los AINES (por ejemplo aumento de presión arterial, gastrolesividad,
etc). Es un inhibidor de la isoenzima prostaglandin endoperóxido sintetasa-1
también conocida como ciclooxigenasas 1 o COX1, que tiene expresión en
diversos tejidos y también en células de la glía, con baja expresión en neuronas y
en endotelio vascular. Cataliza la reacción de transformación del ácido-5,8,11,14eiconotetraenoico a prostaglandina H2, Figura 11.7.
Figura 11.7
Algunos estudios sugieren la acción sobre una variante de la COX, conocida como
COX3.
Se cree que sus acciones sobre la COX a nivel central son las que conducirían al
alivio de los síntomas del dolor a su vez que puede inhibir la vía del óxido nítrico
(NO) mediada por una variedad de receptores de neurotransmisores, incluidos el
N-metil-D-aspartato (NMDA) y la sustancia P, lo que resulta en una elevación del
umbral del dolor y por otra parte su efecto antipirético también estaría relacionado
a la inhibición de la COX infiriendo sobre los centros hipotalámicos que regulan
la temperatura a nivel central.
El paracetamol tiene un 88% de biodisponibilidad oral y alcanza su concentración
plasmática más alta 90 minutos después de la ingestión.
Se metaboliza principalmente en el hígado por cinética de primer orden y su
metabolismo consta de 3 vías: conjugación con glucurónido, conjugación con
sulfato y oxidación a través de la vía enzimática del citocromo P450,
principalmente CYP2E1, para producir un metabolito reactivo (N-acetil-pbenzoquinona imina o NAPQI), Figura 11.8. A dosis terapéuticas normales,
240
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
NAPQI experimenta una rápida conjugación con glutatión y posteriormente se
metaboliza para producir conjugados de cisteína y ácido mercaptúrico.
Figura 11.8
Las dosis altas de paracetamol (sobredosis) pueden provocar necrosis hepática
debido al agotamiento del glutatión y a la unión de niveles elevados de
metabolitos reactivos tóxicos resultantes (NAPQI o N-acetil-p-benzoquinona
imina) a las células hepáticas. Para evitar esta toxicidad no se deben administrar
dosis mayores a 3000 mg/día y a mayores cantidades podría acercarse a dosis
letales sobre todo si se superan los 7000 mg al día, incluso hay un alto riesgo de
falla hepática total y muerte.
Los metabolitos del paracetamol se excretan principalmente en la orina. Menos
del 5% se excreta en la orina como paracetamol libre o no conjugado y al menos
el 90% de la dosis administrada se excreta en 24 horas.
11.6. Morfina
La morfina, Figura 11.9, el principal alcaloide del opio, es un analgésico potente,
aunque su uso es limitado debido a la tolerancia, la abstinencia y el riesgo de
abuso.
Figura 11.9
Se utiliza para el tratamiento del dolor crónico, de moderado a intenso. Los
opiáceos, incluida la morfina, son eficaces para el tratamiento del dolor a corto
plazo. Es posible que los pacientes que toman opioides a largo plazo deban ser
241
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
monitoreados para detectar el desarrollo de dependencia física, trastorno de
adicción y abuso de drogas.
La unión de la morfina a los receptores opioides bloquea la transmisión de señales
nociceptivas, señales a las neuronas moduladoras del dolor en la médula espinal e
inhibe los nociceptores aferentes primarios a las células de proyección sensorial
del asta dorsal.
Los efectos aparecen luego de la administración en unos 6 a 30 minutos. El
consumo excesivo de morfina y otros opioides puede provocar cambios en la
neuroplasticidad sináptica, incluidos cambios en la densidad neuronal, cambios en
los sitios post sinápticos y cambios en las terminales dendríticas.
La morfina-6-glucurónido es responsable de aproximadamente el 85% de la
respuesta observada por la administración de morfina. La morfina y sus
metabolitos actúan como agonistas de los receptores opioides mu y kappa, Figura
11.10. Al unirse a los receptores kappa, asociados a Gi, disminuye la actividad de
adenilil ciclasa (AC), baja la producción de AMPc y la actividad de PKA. Como
ésta última activa la entrada de calcio y la liberación de neurotransmisores (NT).
En presencia de morfina, disminuye la liberación de NT y el impulso nervioso.
Los receptores kappa se expresan en neuronas de diferentes partes del cerebro. El
receptor de opioides mu es parte integral de los efectos de la morfina en el área
tegmental ventral del cerebro. La activación de la vía de recompensa por la
morfina está mediada por el agonismo del receptor opioide delta en el núcleo
accumbens, mientras que la modificación del sistema respiratorio y el trastorno de
adicción están mediados por el agonismo del receptor opioide mu.
Figura 11.10
La morfina se absorbe en los ambientes alcalinos del intestino superior y la
mucosa rectal. La biodisponibilidad de la morfina es del 80 al 100%. Existe un
242
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
importante metabolismo de primer paso, por lo que las dosis orales son 6 veces
mayores que las dosis parenterales para lograr el mismo efecto. Alcanza
concentraciones en estado estacionario después de 24 a 48 horas. Se une a las
proteínas en un 35%, el metabolito morfina-3-glucurónido se une a las proteínas
en un 10% y la morfina-6-glucurónido se une a las proteínas en un 15%.
La morfina se metaboliza en un 90% por glucuronidación por UGT2B7 y
sulfatación en las posiciones 3 y 6. También puede metabolizarse a codeína,
normorfina y sulfato etéreo de morfina.
Figura 11.11
Tiene una vida media de 2 a 3 horas. El 70-80% de la dosis administrada se
excreta en 48 horas. Se elimina predominantemente en la orina con un 2-10% de
la dosis recuperada como fármaco original inalterado. El 7-10% de una dosis de
morfina se elimina en las heces.
En el caso de presentarse sobredosis pueden aparecer depresión respiratoria,
somnolencia, flacidez del músculo esquelético, piel fría y húmeda, miosis y
midriasis. Los síntomas de sobredosis pueden progresar a edema pulmonar,
bradicardia, hipotensión, paro cardíaco y muerte. Para tratarla se suelen utilizar
combinaciones de vasopresores, oxígeno y naloxona.
243
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
11.7. Antiepilépticos
Los fármacos antiepilépticos, también conocidos como anticonvulsivantes, se
utilizan para el tratamiento de la epilepsia y para los trastornos convulsivos no
epilépticos.
Los pacientes epilépticos por lo general necesitan de tratamiento farmacológico
durante años por lo cual es de suma importancia tratar de evitar al máximo los
efectos secundarios.
Este grupo de fármacos se plantean como objetivo disminuir las descargas
neuronales anómalas y para eso tienen como mecanismo de acción
fundamentalmente: la potenciación del neurotransmisor GABA, y la inhibición de
los canales de sodio y calcio. Veremos a continuación algunos de los que se
utilizan hoy en día:
11.7.1 Fenitoína
Estructura química de la fenitoina.
La fenitoína es una hidantoína que se utiliza por vía oral y parenteral como
anticonvulsivo. Se prescribe en el tratamiento profiláctico de las convulsiones
tónico-clónicas (gran mal) y crisis parciales con sintomatología compleja (crisis
psicomotoras). La fenitoína se puede utilizar como monofármaco o en
combinación con otros fármacos anticonvulsivantes como el fenobarbital por
ejemplo. También se puede utilizar para prevenir las convulsiones que se
presentan durante la cirugía pero no se utiliza en las ausencias (pequeño mal). Es
un anticonvulsivo con un índice terapéutico estrecho, por lo tanto se recomienda
la monitorización terapéutica del fármaco para ayudar a guiar la dosificación.
244
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
La fenitoína se describe a menudo como un bloqueador de los canales de sodio
inespecífico y se dirige a casi todos los subtipos de canales de sodio dependientes
de voltaje. Más específicamente, la fenitoína previene las convulsiones al inhibir
el circuito de retroalimentación positiva que da como resultado la propagación
neuronal de potenciales de acción de alta frecuencia.
Se absorbe por completo. La concentración plasmática máxima se alcanza
aproximadamente entre 1,5 y 3 horas y entre 4 y 12 horas después de la
administración de la formulación de liberación inmediata y la formulación de
liberación prolongada, respectivamente. Se une a proteínas aproximadamente en
un 90%.
La fenitoína se metaboliza ampliamente en el hígado, primero se transforma en
un intermedio reactivo de óxido de areno. Se cree que este intermedio reactivo es
responsable de muchos efectos adversos indeseables de la fenitoína como por
ejemplo
la
hepatotoxicidad. El óxido
de
areno se
metaboliza
a hidroxifenitoína o fenitoína dihidrodiol , aunque el primero representa
aproximadamente el 90% del metabolismo de este fármaco. EPHX1 y una serie de
enzimas pertenecientes al CYP450
son las responsables de producir
el metabolito fenitoína dihidrodiol .
La hidroxifenitoína puede ser metabolizada por CYP2C19, CYP3A5, CYP2C9,
CYP3A4, CYP3A7, CYP2B6 y CYP2D6 a un metabolito de fenitoína catecol o
someterse a glucuronidación y excretarse en la orina. Por otro lado, la fenitoína
dihidrodiol solo se transforma en el metabolito catecol. El metabolito
catecol puede sufrir metilación por COMT (catecol o-metiltransferasa) y
posteriormente ser eliminado en la orina, o puede oxidarse espontáneamente a
una fenitoína quinona.
Debido a que su metabolismo es sensible de saturación, otros fármacos que se
metabolizan mediante estas enzimas pueden inhibir el metabolismo de la fenitoína
e incrementar su concentración. Por el contrario, la fenitoína puede bloquear la
velocidad de desintegración de otros compuestos que son sustratos para estas
enzimas; como por ejemplo ciertos anticoagulantes con lo cual la adición de
fenitoína en un paciente que esté recibiendo tratamiento con dichos fármacos
puede ocasionar trastornos hemorrágicos.
245
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
Figura 11.12
Surge otro mecanismo de interacción farmacológica de interés a partir de la
capacidad de la fenitoína para inducir diversos CYP. La administración simultánea
de esta sustancia y medicamentos metabolizados por estas enzimas puede
conducir al incremento de la desintegración de esos fármacos. Es importante
mencionar como ejemplo el caso de los fármacos anticonceptivos orales que se
metabolizan mediante CYP3A4, por lo que un tratamiento con fenitoína en
pacientes que utilicen anticoncepción oral puede llevar a embarazos no deseados.
246
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
Por vía oral la vida media de la fenitoína varía de 7 a 42 horas y es de 22 horas en
promedio. En cambio mediante administración parenteral la vida media de la
fenitoína varía de 10 a 15 horas.
La mayor parte de la fenitoína se excreta como metabolitos inactivos en la bilis.
Se estima que entre el 1% y el 5% se elimina sin cambios en la orina.
11.7.2 Topiramato
Figura 11.13
topiramato.
Estructura química del
El topiramato es un fármaco antiepiléptico que se utiliza para controlar las
convulsiones y también es útil para prevenir las migrañas. Las características que
lo distinguen de otros fármacos antiepilépticos es que posee una estructura
química de monosacárido que contiene un sulfamato, y el 40% de su masa
corresponde al oxígeno.
Está indicado tanto como monoterapia para las convulsiones tónico-clónicas
generalizadas primarias o de inicio parcial en pacientes de 2 años de edad y
mayores, como terapia complementaria para las convulsiones de inicio parcial o
convulsiones tónico-clónicas generalizadas primarias tanto para pacientes adultos
como pediátricos mayores de 2 años. También como terapia complementaria para
las convulsiones asociadas con el síndrome de Lennox-Gastaut en pacientes
mayores de 2 años y en la profilaxis de la migraña en niños de 12 años y adultos.
El topiramato previene la aparición de convulsiones y previene los síntomas de la
migraña al reducir la excitabilidad de la vía neural. Es importante tener en cuenta
que este medicamento puede causar acidosis metabólica, cambios de humor,
pensamientos e intentos suicidas, así como cálculos renales. Y cuando es
combinado con ácido valproico (otro fármaco antiepiléptico) podría causar
hipotermia.
Los mecanismos exactos por los que el topiramato ejerce acciones farmacológicas
sobre las convulsiones y las migrañas aun no son conocidos con exactitud, aunque
247
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
varias propiedades de este medicamento contribuyen a sus efectos terapéuticos. Se
ha observado que ejerce acciones sobre los canales de sodio dependientes del
voltaje, los receptores GABA y los receptores de glutamato.
Encontramos que estimula la actividad del receptor GABA-A en los sitios del
receptor no benzodiazepínico del cerebro y reduce la actividad del glutamato en
los receptores AMPA y kainato. Normalmente, los receptores GABA-A son
inhibidores y los receptores glutaminérgicos estimulan la actividad neuronal. Al
aumentar la actividad del GABA e inhibir la actividad del glutamato, el fármaco
bloquea la excitabilidad neuronal, previniendo convulsiones y migrañas. Además
bloquea los canales de sodio dependientes del voltaje, bloqueando aún más la
actividad convulsiva.
Después de una dosis de 400 mg en un ensayo clínico, el topiramato alcanzó
concentraciones máximas en 1.8-4.3 horas. Los alimentos no afectaron
significativamente el grado de absorción, a pesar de retrasar el tiempo hasta la
concentración máxima. En pacientes con clearence de creatina normal, las
concentraciones en estado estacionario se alcanzan en 4 días. La biodisponibilidad
en forma de comprimidos es de aproximadamente el 80%. No se une en gran
medida a las proteínas plasmáticas, con una unión a las proteínas plasmáticas
estimada del 9% al 17% según algunos estudios.
No hay evidencia de que los metabolitos del topiramato sean activos. El
metabolismo del topiramato se caracteriza por reacciones de glucuronidación,
hidroxilación e hidrólisis que conducen a la producción de seis metabolitos
menores. Algunos de los metabolitos incluyen 2,3-desisopropilideno topiramato,
4,5-desisopropilideno topiramato, 9-hidroxi topiramato y 10-hidroxi topiramato.
Figura 11.14
248
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
Se informa que la vida media de eliminación está en el rango de 19 a 23 horas. Y
se elimina principalmente a través de los riñones. Aproximadamente el 70-80% de
la dosis eliminada se encuentra inalterada en orina.
Una sobredosis puede causar hipotensión, acidosis metabólica severa, coma, dolor
abdominal, alteraciones visuales, convulsiones, somnolencia, alteraciones del
habla, alteración de la capacidad mental y coordinación, estupor, agitación,
mareos y depresión.
En caso de una ingestión reciente excesiva de topiramato, el contenido gástrico
debe vaciarse mediante la inducción de émesis o lavado gástrico. A su vez un
tratamiento de apoyo que incluya carbón activado y hemodiálisis.
11.8. Benzodiacepinas
Son un grupo de drogas que comparten sus propiedades (efectos sedantes,
hipnóticos, ansiolíticos, anticonvulsivos, amnésicos y miorrelajantes). Varían de
unas a otras en cuanto a su perfil farmacocinético fundamentalmente y esto hace
que las indicaciones principales también varíen entre ellas. Dentro de este grupo
encontramos fármacos como el alprazolam, clonazepam, lorazepam, diazepam,
midazolam, entre otros muchos, por este motivo vamos a ver algunos de los más
utilizados en la práctica médica.
Son fármacos que se utilizan a corto plazo y su indicación prolongada está
contraindicada siendo un mes el plazo máximo recomendado generalmente.
Fueron los reemplazantes de los barbitúricos debido a que presentan menos
efectos secundarios que afectaban bastante a los usuarios de dichos fármacos
(como por ejemplo depresión respiratoria a umbrales más bajos). De igual manera
siguen siendo fármacos que deben ser estrictamente controlados por un
profesional porque generan dependencia y tolerancia, es por este motivo que su
uso es principalmente a corto plazo.
11.8.1 Alprazolam
249
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
Figura
11.15.
química
alprazolam.
Estructura
del
El alprazolam está indicado para el tratamiento del trastorno de ansiedad, la
ansiedad asociada con la depresión, el trastorno de pánico y el trastorno de pánico
con agorafobia. También se puede recetar off-label para el insomnio, el síndrome
premenstrual y la depresión
Este ejerce sus efectos a través de la interacción con los receptores BNZ-1, BNZ-2
y GABA-A. Se cree que la unión de alprazolam a BNZ-1 influye en la sedación y
la ansiedad, el BNZ-2 puede influir en la memoria, la coordinación, la relajación
muscular y la actividad anticonvulsiva, y el GABA-A puede calmar a los
pacientes al aumentar la afinidad de GABA-A receptores para GABA, este último
responsable de efectos calmantes del fármaco. Los metabolitos activos 4hidroxialprazolam actúan sobre los receptores BNZ-1 y BNZ-2 con 0,20 veces la
potencia del alprazolam y el alfa-hidroxialprazolam actúa sobre estos receptores
con 0,66 veces la potencia.
Se absorbe rápidamente en el tracto gastrointestinal. La biodisponibilidad oral de
un comprimido de alprazolam es 84-91% y se logra la concentración máxima en
poco menos de 2 horas. Se une en un 80% a proteínas, principalmente albúmina.
El metabolismo de alprazolam está mediado en gran parte por la acción de
CYP3A, por lo que el alprazolam está contraindicado con inhibidores de CYP3A
como ketoconazol o itraconazol.
El alprazolam se metaboliza a metabolitos menos efectivos por varios CYP,
incluidos CYP3A4, CYP3A5, CYP3A7 y CYP2C9. La mayor parte del
metabolismo está mediado por la hidroxilación a través de CYP3A. 4hidroxialprazolam tiene 20% de afinidad de unión del fármaco original, alfahidroxialprazolam tiene 66% de afinidad y el metabolito benzofenona tiene menos
de 1% de afinidad.
250
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
Figura 11.16
El alprazolam se elimina principalmente por orina. Una gran parte se elimina
como alprazolam no metabolizado. Y una fracción menor al 10% de la dosis se
elimina como alfa-hidroxi-alprazolam y 4-hidroxi-alprazolam.
La vida media es de aproximadamente 12 horas. La sobredosis puede presentarse
con somnolencia, confusión, mala coordinación, reflejos lentos, coma y muerte.
El fármaco es un teratógeno de categoría D del embarazo, lo que significa que
existe evidencia de riesgo para el feto de una madre que toma alprazolam. Las
benzodiazepinas se excretan en la leche materna humana, por lo que generalmente
no se recomienda amamantar a las madres que toman alprazolam.
11.8.2 Clonazepam
251
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
Figura 11.17. Estructura química
del clonazepam
Es una benzodiacepina utilizada para el tratamiento de diferentes trastornos de
ansiedad, fobias y trastornos de pánicos con o sin agorafobia, también es indicada
para tratar diversas convulsiones, incluidas las convulsiones miotónicas o
atónicas, la epilepsia fotosensible y las convulsiones de ausencia, aunque se puede
desarrollar tolerancia.
Las propiedades farmacodinámicas del clonazepam son comunes entre las
benzodiazepinas e incluyen efectos anticonvulsivos, sedantes, relajantes
musculares y ansiolíticos. Los datos en animales y las investigaciones
electroencefalográficas en el hombre han demostrado que el clonazepam suprime
rápidamente muchos tipos de actividad paroxística, incluida la descarga de picos y
ondas en las crisis de ausencia (pequeño mal), picos de ondas lentas, picos de
ondas generalizados, picos con localizaciones temporales u otras, así como picos y
ondas irregulares. También puede disminuir la frecuencia, amplitud, duración y
propagación de descargas en convulsiones motoras.
Las benzodiazepinas como en este caso el clonazepam pueden unirse a los
receptores de benzodiazepinas que son componentes de diversas variedades de
receptores GABA(A), esta unión actúa para mejorar los efectos de GABA al
aumentar la afinidad de GABA por el receptor GABA(A) dicha unión mejorada
del ligando del neurotransmisor inhibidor GABA a los receptores aumenta la
conducción de iones cloruro lo que da como resultado una hiperpolarización de la
célula y esto como consecuencia hace que sea menor la excitación neuronal.
El clonazepam se absorbe rápido y casi por completo después de la administración
oral en forma de comprimidos. Las concentraciones plasmáticas máximas cuando
es administrado por vía oral se alcanzan en 1-4 horas. La biodisponibilidad
252
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
absoluta es de aproximadamente el 90%. La vida media es de aproximadamente
de 30 a 40 horas y la unión a proteínas plasmáticas oscila entre el 82 y el 86%.
El fármaco se metaboliza principalmente por vía hepática. Las vías metabólicas
incluyen la hidroxilación, la reducción de los grupos nitro a grupos amina y la
adición de acetato al grupo amino. En particular, el clonazepam se metaboliza
extensamente por reducción a 7-amino-clonazepam y por N-acetilación a 7acetamido-clonazepam. El citocromo P450 3A4 hepático está implicado en la
nitrorreducción de clonazepam a metabolitos farmacológicamente inactivos.
Figura 11.18
Aproximadamente entre el 50% y 70% de una dosis se excretan en la orina y del
10% al 30% se excreta en las heces como metabolitos. El fármaco inalterado se
excreta en orina en aproximadamente una proporción del 2%. Los metabolitos del
clonazepam están presentes en la orina como compuestos libres y conjugados
(glucurónido y sulfato).
Las benzodiacepinas como el clonazepam suelen causar somnolencia, ataxia,
disartria y nistagmo.
La sobredosis generalmente no pone en peligro la vida si el fármaco se toma solo,
pero puede provocar desaparición de reflejos, apnea, hipotensión, depresión
cardiorrespiratoria y coma. El coma, si ocurre, suele durar unas pocas horas, pero
puede volverse más prolongado, especialmente en pacientes de edad avanzada.
11.8.3 Midazolam
253
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
Figura 11.19. Estructura química del
midazolam.
El midazolam es un fármaco hipnótico-sedante de acción corta con propiedades
ansiolíticas, relajantes musculares, anticonvulsivas, sedantes, hipnóticas y
amnésicas. También perteneciente a las benzodiacepinas aunque es único de otros
de esta clase debido a su rápido inicio de efectos y su corta duración de acción.
Está disponible por vía oral, rectal, intranasal, intramuscular e intravenosa y se ha
utilizado en diversas aplicaciones biomédicas, incluida la odontología, distintos
tipos de cirugías y procedimientos endoscópicos como medicación pre anestésica
y como complemento a la anestesia local.
Sus indicaciones varían según la vía de administración siendo por ejemplo, por
vía parenteral para favorecer la sedación preoperatoria, ansiolisis, inducción
anestésica o amnesia. Por vía intramuscular para el tratamiento del estado
epiléptico en adultos y por vía nasal para el tratamiento agudo de episodios
estereotipados intermitentes de actividad convulsiva frecuente (es decir, grupos de
convulsiones, convulsiones agudas repetitivas) que son distintos del patrón de
convulsiones habituales en pacientes con epilepsia de 12 años en adelante.
El midazolam es un depresor del sistema nervioso central benzodiazepínico de
acción corta. Como todas las benzodiacepinas incluye actividades sedantes,
ansiolíticas, amnésicas, relajantes musculares e hipnóticas. Como los demás
fármacos de esta familia también actúa potenciando la acción inhibidora del
neurotransmisor ácido gamma-aminobutírico (GABA).
El inicio de la sedación después de la administración intramuscular (IM) en
adultos es de 15 minutos y la sedación máxima ocurre entre 30 y 60 minutos
254
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
después de la inyección. La sedación tanto en pacientes adultos como pediátricos
se alcanza dentro de los 3 a 5 minutos posteriores a la inyección intravenosa (IV).
El tiempo de aparición se ve afectado por la dosis administrada y la
administración simultánea de pre medicación narcótica.
Cuando se lo administra por vía intravenosa (IV) para inducción anestésica, dicha
inducción ocurre en aproximadamente 1,5 minutos cuando se administra alguna
pre medicación narcótica y en 2 a 2,5 minutos cuando no se administró pre
medicación narcótica u otra pre medicación sedante. Se observó deterioro en una
prueba de memoria en el 90% de los pacientes.
Si se administra por vía intramuscular (IM), la biodisponibilidad es superior al
90%. Se absorbe rápidamente después de la administración oral, debido al
metabolismo de primer paso, solo el 40% a 50% de la dosis oral administrada
llega a la circulación.
Por vía intranasal se absorbe rápidamente después de la administración. Las
concentraciones plasmáticas máximas medias se alcanzan en 10,2 a 12,6 minutos.
La biodisponibilidad está entre el 55% y el 57%.
El fármaco se une aproximadamente en un 97% a las proteínas plasmáticas,
principalmente a la albúmina. Aproximadamente el 89% del metabolito 1-hidroxi
se une a las proteínas plasmáticas.
El midazolam se metaboliza principalmente en el hígado y el intestino por la
CYP3A4 a su metabolito farmacológico activo, alfa-hidroximidazolam (también
conocido como 1-hidroximidazolam) y 4-hidroximidazolam (que constituye el 5%
o menos de los productos de biotransformación). Es probable que este metabolito
contribuya a los efectos farmacológicos del midazolam. El midazolam también
sufre una N-glucuronidación a través de UGT1A4 después del proceso de
oxidación hepática por las enzimas del citocromo.
255
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
Figura 11.20
El conjugado de α-hidroximidazolam glucurónido de midazolam se excreta en la
orina. No se encuentra una cantidad significativa de fármaco original o
metabolitos en la orina antes de la desconjugación de beta-glucuronidasa y
sulfatasa, lo que sugiere que los metabolitos urinarios se excretan principalmente
como conjugados. La cantidad de midazolam que se excreta sin cambios en la
orina cuando se administra por vía intravenosa es inferior al 0,5%. Del 45% al
57% de la dosis se excretó en la orina como conjugado de 1hidroximetilmidazolam.
Los signos de sobredosis incluyen sedación, somnolencia, confusión, alteración de
la coordinación, disminución de los reflejos, coma y efectos nocivos sobre los
signos vitales. Se han producido reacciones adversas cardiorrespiratorias graves,
que a veces terminan en muerte o efectos neurológicos permanentes, después de la
administración de midazolam.
Es recomendable cuando va a administrarse midazolam a un paciente la
monitorización continua de la función respiratoria y cardíaca hasta que dicho
paciente se encuentre estable. Se han informado reacciones adversas
cardiorrespiratorias graves y potencialmente mortales, que incluyen
hipoventilación, obstrucción de las vías respiratorias, apnea e hipotensión con el
uso de midazolam. Los pacientes deben ser monitoreados en un entorno con
acceso inmediato a medicamentos de reanimación si es necesario. El equipo de
reanimación y el personal capacitado en su uso y capacitado en el manejo de las
256
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
vías respiratorias deben estar rápidamente disponibles cuando se administra este
fármaco.
11.9. Antidepresivos
Son fármacos utilizados para el tratamiento de los trastornos depresivos mayores,
distintos trastornos de ansiedad, ciertos desórdenes de la conducta alimentaria y
también alteraciones del control de los impulsos, aunque podemos encontrar aún
más indicaciones. Dentro de este grupo existen gran variedad de fármacos, con
diferencias en sus mecanismos de acción, por lo que vamos a describir solo
algunos de los que se utilizan hoy en día.
Entre los fármacos que se utilizan para este tipo de trastornos encontramos varios
grupos, tenemos a los IMAO (o inhibidores de la monoaminooxidasa) estos
fueron de los primeros fármacos utilizados pero tienen muchos efectos
secundarios y demasiadas interacciones, no solo con otros fármacos sino también
con una variada cantidad de alimentos y dicha interacción sería de gran riesgo
para el organismo (esto explicado por su mecanismo de acción al inhibir las
enzimas monoamino oxidasas). Por otro lado encontramos los antidepresivos
cíclicos (tricíclicos y tetracíclicos, en función del número de anillos en su
estructura química) y dentro del cual se ubican por ejemplo la imipramina, la
amitriptilina, la desipramina, la maprotilina, la mianserina y la amoxapina entre
otros. Luego fármacos más nuevos son los inhibidores selectivos de la recaptación
de la serotonina o ISRS (fluoxetina, escitalopram, sertralina, citalopram, etc) y los
inhibidores selectivos de la recaptación de la serotonina y la norepinefrina o
ISRSN (duloxetina, venlafaxina, etc), estos últimos dos grupos han logrado
reducir significativamente los efectos secundarios causados por los clásicos
antidepresivos y al ser los más utilizados hoy en día haremos hincapié en algunos
de ellos.
11.9.1 Escitalopram
257
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
Figura 11.21. Estructura química
del escitalopram.
El escitalopram es un inhibidor selectivo de la recaptación de serotonina (ISRS) y
el enantiómero S del citalopram racémico . Se utiliza para restaurar la función
serotoninérgica en el tratamiento de la depresión y la ansiedad. Escitalopram es
aproximadamente 150 veces más potente que el enantiómero R del citalopram y
es responsable de la gran mayoría de la actividad clínica del citalopram, con
alguna evidencia que sugiere que el enantiómero R del citalopram racémico
amortigua activamente la actividad del escitalopram en lugar de existir
simplemente como un enantiómero inactivo. Entre los ISRS, este fármaco ejerce
el mayor grado de selectividad por el transportador de serotonina (SERT) en
relación con otros, lo que podría explicar sus tasas más bajas de efectos adversos
en comparación con otros agentes de esta clase. También se diferencia de otros
ISRS a través de la acción alostérica que ejerce sobre su objetivo; este puede ser el
mecanismo responsable de su eficacia superior observada y su inicio más rápido
en comparación con otros ISRS.
Está indicado para el tratamiento de la depresión y trastornos del espectro ansioso,
tales como el trastorno de pánico, trastorno de ansiedad generalizada, los ataques
de angustia y la fobia social. También puede utilizarse para tratar el trastorno
obsesivo-compulsivo, el síndrome disfórico premenstrual y el trastorno por estrés
postraumático.
Pertenece a una clase de medicamentos llamados inhibidores selectivos de la
recaptación de la serotonina (ISRS). Estos agentes provocan un aumento de los
niveles de serotonina en las sinapsis neuronales al evitar la recaptación de
serotonina (5-HT) en las terminales presinápticas de las neuronas
serotoninérgicas. En comparación con otros ISRS, parece tener un inicio de efecto
relativamente rápido debido a su potencia.
Al igual que otros inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina, mejora la
actividad serotoninérgica al unirse al sitio de unión ortostérico (es decir, primario)
en el transportador de serotonina (SERT), el mismo sitio al que se une la 5-HT
258
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
endógena y, por lo tanto, previene la reabsorción y captación de serotonina en la
neurona presináptica. Además este fármaco junto con la paroxetina, otro de los
ISRS que ya mencionamos anteriormente, también se considera un inhibidor
alostérico de la recaptación de la serotonina: se une a un sitio alostérico
secundario en la molécula SERT para inhibir más fuertemente la recaptación de 5HT. Su combinación de actividad ortostérica y alostérica en SERT permite
mayores niveles extracelulares de 5-HT, un inicio de acción más rápido y una
mayor eficacia en comparación con otros ISRS.
La elevación sostenida de 5-HT sináptica eventualmente causa la
desensibilización de los autorreceptores 5-HT1A (regulación a la baja o down
regulation), que normalmente interrumpen la liberación endógena de 5-HT en
presencia de exceso de 5-HT; esta desensibilización puede ser necesaria para el
efecto clínico completo de ISRS y pueden ser responsables de su inicio de acción
típicamente prolongado (como así también de la desaparición de algunos efectos
indeseables que podrían aparecer al comienzo del tratamiento).
Además el escitalopram ha mostrado poca o nula afinidad a otros tipos de
receptores como los muscarinicos o los de histamina, esto explica porque a
diferencia de otros antidepresivos (incluidos otros del tipo ISRS) tiene una
cantidad considerablemente menor de efectos no deseados.
Se espera que la absorción tras la administración oral sea casi completa, con una
biodisponibilidad absoluta estimada de aproximadamente el 80%. Por otro lado
presenta una unión a proteínas relativamente baja, aproximadamente del 55% al
56%.
El metabolismo es principalmente hepático, mediado principalmente por
CYP2C19 y CYP3A4 y en menor grado CYP2D6. La N-desmetilación oxidativa
por el sistema enzimático CYP da como resultado S-desmetilcitalopram (S-DCT)
y S-didesmetilcitalopram (S-DDCT), estos metabolitos no contribuyen a la
actividad farmacológica del escitalopram y existen en el plasma en pequeñas
cantidades relativas al compuesto original (28%-31% y <5%, respectivamente).
259
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
Figura 11.22
Hay alguna evidencia, aunque esto sigue en estudio, de que el escitalopram es
metabolizado a un metabolito del ácido propiónico por la monoaminooxidasa A y
B en el cerebro, y que estas enzimas constituyen la ruta principal del metabolismo
del escitalopram en el cerebro.
Figura 11.23
260
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
Después de la administración oral, aproximadamente el 8% de la dosis total se
elimina en la orina como escitalopram inalterado y el 10% se elimina en la orina
como S-desmetilcitalopram.
La vida media del escitalopram es de 27 a 32 horas, aunque aumenta
aproximadamente un 50% en los ancianos. La semivida de eliminación del
metabolito primario de escitalopram, S-desmetilcitalopram, es de
aproximadamente 54 horas en estado estacionario del fármaco.
Los síntomas de una sobredosis pueden incluir efectos sobre el sistema nervioso
central (mareos, convulsiones, coma, somnolencia), malestar gastrointestinal
(náuseas, vómitos) y/o anomalías cardíacas (hipotensión, taquicardia, cambios en
el ECG). No existe un antídoto específico para la sobredosis. El tratamiento de la
sobredosis debe centrarse en la monitorización de anomalías cardíacas y cambios
en los signos vitales, así como en el tratamiento con medidas de apoyo según se
indique. Dado que el fármaco se distribuye en gran medida en los tejidos después
de la administración oral, es poco probable que la diuresis forzada, la diálisis y
otros métodos para extraerlo del plasma sean beneficiosos.
11.9.2 Venlafaxina
11.24.
Estructura
química de la venlafaxina.
Figura
La venlafaxina está oficialmente aprobada para su uso en el tratamiento del
trastorno depresivo mayor (TDM), el trastorno de ansiedad generalizada (TAG), el
trastorno de ansiedad social y el trastorno de pánico. Está catalogada como
261
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
fármaco de segunda línea en el tratamiento de los trastornos obsesivos
compulsivos (TOC).
También se utiliza off-label para la profilaxis de las migrañas, para la reducción de
los síntomas vasomotores asociados con la menopausia y para el tratamiento del
dolor neuropático (aunque hoy en día solo hay evidencia mínima de eficacia para
esta condición).
Se desconoce el mecanismo de acción exacto de la venlafaxina, pero parece estar
asociado con la potenciación de la actividad de los neurotransmisores en el
SNC. La venlafaxina y su metabolito activo, O-desmetilvenlafaxina (ODV),
inhiben la recaptación tanto de serotonina como de norepinefrina, pero con una
potencia mayor para el proceso de recaptación de 5-HT que para el proceso de
recaptación de NE (norepinefrina). Tanto la venlafaxina como su metabolito
activo ODV tienen efectos inhibidores débiles sobre la recaptación de dopamina,
pero, a diferencia de los tricíclicos y similares a los ISRS, no son activos en los
receptores histaminérgicos, muscarínicos o alfa1-adrenérgicos.
Se absorbe bien, con al menos el 92% de una dosis única. Los alimentos no
afectan la absorción de venlafaxina ni su posterior metabolismo en ODV. La
biodisponibilidad es del 45% después de la administración oral. El tiempo hasta
que alcanza su estado estacionario en el organismo es de aproximadamente 3 días.
El grado de unión de venlafaxina al plasma humano es del 27% ± 2% a
concentraciones que oscilan entre 2,5 y 2215 ng / ml. Mientras que el de su
metabolito ODV al plasma humano es del 30% ± 12% a concentraciones que
oscilan entre 100 y 500 ng / ml. No se esperan interacciones farmacológicas
inducidas por la unión a proteínas con este fármaco.
Sufre un extenso metabolismo de primer paso en el hígado a su principal
metabolito activo, O-desmetilvenlafaxina ODV, y dos metabolitos menores menos
activos, N-desmetilvenlafaxina y N,O-didesmetilvenlafaxina. La formación de
ODV es catalizada por el citocromo P450 (CYP) 2D6, mientras que la Ndesmetilación es catalizada por CYP3A4, 2C19 y 2C9. ODV posee una actividad
antidepresiva comparable a la de venlafaxina.
262
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
Figura 11.25
Presenta una vida media de 5 horas aproximadamente. La eliminación renal de
venlafaxina y sus metabolitos es la ruta principal de excreción. Aproximadamente
el 87% de una dosis de venlafaxina se recupera en la orina en 48 horas como
venlafaxina inalterada (5%), ODV no conjugada (29%), ODV conjugada (26%) u
otros metabolitos inactivos menores (27%).
La sobredosis generalmente se asocia con síntomas leves. Sin embargo, se
informa de toxicidad grave y los síntomas más comunes son depresión del SNC,
toxicidad por serotonina, convulsiones o anomalías en la conducción cardíaca. La
toxicidad de este fármaco parece ser más alta que la de otros ISRS, con una dosis
tóxica fatal más cercana a la de los antidepresivos tricíclicos que a la de los
ISRS. Es probable que las dosis de 900 mg o más causen una toxicidad
moderada. Se han informado muertes después de grandes dosis.
11.10. Antipsicóticos
Los antipsicóticos se utilizan para tratar muchas condiciones y síntomas de salud
mental. Están indicados en casos de esquizofrenia para, por ejemplo, hacer
desaparecer
las alucinaciones y
en trastornos
bipolares para
tratar episodios maníacos, con o sin síntomas psicóticos. También se utilizan
en el tratamiento de la psicosis inducida por el uso de drogas. Actúan mediante
263
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
la modificación del efecto que tienen ciertas sustancias en el cerebro. Los
medicamentos antipsicóticos no curan las enfermedades mentales para las cuales
se los indican, sino que más bien se utilizan para ayudar a aliviar los síntomas y
mejorar la calidad de vida del paciente.
Los medicamentos antipsicóticos se dividen en dos generaciones. Por un lado
encontramos los llamados antipsicóticos típicos (son los más antiguos) como por
ejemplo el haloperidol, la clorpromazina y la levomepromazina entre otros, y los
antipsicóticos más nuevos son los llamados atípicos dentro de este grupo
encontramos fármacos como la olanzapina, la quetiapina y la risperidona entre
otros.
11.10.1Haloperidol
Figura 11.26. Estructura química del
haloperidol.
El haloperidol es un antipsicótico de primera generación (típico) de alta potencia y
uno de los medicamentos antipsicóticos más utilizados en todo el mundo. Si bien
ha demostrado actividad farmacológica en varios receptores en el cerebro, ejerce
su principal efecto antipsicótico a través de su fuerte antagonismo del receptor de
dopamina (principalmente D2), particularmente dentro de los sistemas
mesolímbico y mesocortical del cerebro.
Está indicado para el tratamiento de las manifestaciones de varios trastornos
psicóticos que incluyen esquizofrenia, psicosis aguda, síndrome de Tourette y
otros estados conductuales graves.
El uso de antipsicóticos de primera generación (como es el caso del haloperidol)
se considera muy eficaz para el tratamiento de los síntomas "positivos" de la
esquizofrenia, que incluyen alucinaciones, oír voces, agresión u hostilidad, habla
desorganizada y agitación psicomotora. Sin embargo, esta clase de fármacos
también está limitada por el desarrollo de trastornos del movimiento inducidos por
264
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
el bloqueo de la dopamina, como parkinsonismo inducido por fármacos, acatisia,
distonía, discinesia tardía, así como otros efectos secundarios que incluyen
sedación, aumento de peso y cambios de prolactina. Si bien hay estudios limitados
de alta calidad que comparan el haloperidol con los antipsicóticos de primera
generación de menor potencia, como la clorpromazina, el haloperidol
generalmente muestra la menor cantidad de efectos secundarios dentro de esta
clase, pero muestra una mayor disposición a causar síntomas extrapiramidales
(EPS). Estos otros antipsicóticos de baja potencia (como la clorpromazina) están
limitados por su menor afinidad hacia los receptores de dopamina, lo que requiere
una dosis más alta para tratar eficazmente los síntomas de la esquizofrenia. Y por
otra parte bloquean muchos receptores distintos al del objetivo principal (que son
los dopaminérgicos), como los receptores colinérgicos o histaminérgicos, lo que
genera una mayor incidencia de efectos secundarios como sedación, aumento de
peso e hipotensión.
El equilibrio entre los efectos deseados del fármaco sobre los síntomas psicóticos
y los efectos secundarios no deseados está en gran parte en juego dentro de las
vías cerebrales dopaminérgicas afectadas por el haloperidol. Las vías corticales de
la dopamina D2 juegan un papel importante en la regulación de estos efectos e
incluyen la vía nigroestriatal, responsable de causar síntomas extrapiramidales
(SEP), las vías mesolímbica y mesocortical, responsables de la mejora de los
síntomas esquizofrénicos positivos, y vía dopaminérgica tuberoinfundibular,
responsable de la hiperprolactinemia.
Se cree que bloquea competitivamente los receptores de dopamina postsinápticos
(D2) en el cerebro, eliminando la neurotransmisión de dopamina y produciendo el
alivio de los delirios y alucinaciones que comúnmente se asocian con la
psicosis. Actúa principalmente sobre los receptores D2 y tiene algún efecto sobre
los receptores 5-HT2 y α1, con efectos insignificantes sobre los receptores D1 de
dopamina. El fármaco también ejerce cierto bloqueo de los receptores αadrenérgicos del sistema autónomo. La actividad antagonista regulada a través de
los receptores de dopamina D2 en la zona de activación quimiorreceptiva (CTZ)
del cerebro produce la actividad antiemética que posee el haloperidol.
Debido al riesgo de síntomas extrapiramidales desagradables y a veces de por
vida, se han descubierto y formulado medicamentos antipsicóticos más nuevos
que el haloperidol. La rápida disociación de los fármacos de los receptores de
dopamina D2 es una explicación plausible del perfil mejorado de SEP de los
antipsicóticos atípicos como la risperidona . Esto también es coherente con la
teoría de una menor afinidad por los receptores D2 de estos fármacos. Como se
mencionó anteriormente, el haloperidol se une estrechamente al receptor de
dopamina, lo que potencia el riesgo de síntomas extrapiramidales y, por lo tanto,
solo debe usarse cuando sea necesario.
265
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
El haloperidol es un compuesto altamente lipofílico y se metaboliza ampliamente
en humanos, lo que puede causar una gran variabilidad interindividual en su
farmacocinética. Los estudios han encontrado una amplia variación en los valores
farmacocinéticos para el haloperidol administrado por vía oral con 1,7 a 6,1 horas
informadas hasta la concentración plasmática máxima del fármaco, 14,5 a 36,7
horas informadas para la vida media.
Se absorbe bien en el tracto gastrointestinal cuando se ingiere por vía oral; sin
embargo, el metabolismo hepático de primer paso disminuye su biodisponibilidad
oral a un 40% a 75%.
Después de la administración intramuscular, el tiempo para alcanzar la
concentración plasmática máxima es de 20 minutos en individuos sanos o de 33,8
minutos en pacientes con esquizofrenia, con una vida media de 20,7 horas. La
biodisponibilidad tras la administración intramuscular es mayor que la de la
administración oral.
Los estudios han encontrado que la fracción libre de haloperidol en plasma
humano es 7.5% a 11.6%.
El fármaco se metaboliza ampliamente en el hígado y solo alrededor del 1% de la
dosis administrada se excreta inalterada en la orina.
El haloperidol se biotransforma en varios metabolitos, incluido el ácido pfluorobenzoilpropiónico, 4- (4-clorofenil) -4-hidroxipiperidina, haloperidol
reducido, metabolitos de piridinio y glucurónido de haloperidol. En pacientes
psiquiátricos tratados regularmente con haloperidol, la concentración de
glucurónido de haloperidol en plasma es la más alta entre los metabolitos,
seguida, en orden de clasificación, por haloperidol inalterado, haloperidol
reducido y glucurónido de haloperidol reducido.
Se cree que el fármaco se metaboliza principalmente por N-desalquilación
oxidativa del nitrógeno de la piperidina para formar ácidos fluorofenilcarbónicos
y metabolitos de piperidina (que parecen estar inactivos) y por reducción del
carbonilo de butirofenona a carbinol, formando hidroxihaloperidol.
Las enzimas involucradas en la biotransformación del haloperidol incluyen el
citocromo P450 (CYP), incluidas las enzimas CYP3A4 y CYP2D6, carbonil
reductasa y uridina difosfoglucosa glucuronosiltransferasa. La mayor proporción
del aclaramiento hepático intrínseco de haloperidol se realiza por glucuronidación
y seguida por la reducción de haloperidol a haloperidol reducido y por oxidación
mediada por CYP.
266
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
Figura 11.27
Después de la administración oral, se encontró que la vida media era de 14,5 a
36,7 horas. Después de la inyección intramuscular, la semivida media fue de 20,7
horas.
En los estudios de radiomarcaje, aproximadamente el 30% de la radiactividad se
excreta en la orina después de una única administración oral de haloperidol
marcado con 14C, mientras que el 18% se excreta en la orina como glucurónido
de haloperidol, lo que demuestra que el glucurónido de haloperidol es un
metabolito principal en la orina como así como en plasma en humanos.
267
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
11.10.2Risperidona
Figura
11.28.
Estructura
química
de
la
risperidona.
La risperidona es un medicamento antipsicótico de segunda generación (atípico)
que se utiliza en el tratamiento de diversas afecciones del estado de ánimo y la
salud mental.
Está indicada para el tratamiento de la esquizofrenia y la irritabilidad asociadas
con el trastorno autista. También está indicado como monoterapia, o
conjuntamente con litio o ácido valproico, para el tratamiento de la manía aguda o
episodios mixtos asociados con el trastorno bipolar.
La acción principal de la risperidona es disminuir la actividad de las vías
dopaminérgicas y serotoninérgicas en el cerebro, disminuyendo así los síntomas
de la esquizofrenia y los trastornos del estado de ánimo. 3 , 4
Tiene una alta afinidad de unión por los receptores serotoninérgicos 5-HT2A en
comparación con los receptores dopaminérgicos D2 en el cerebro. Se une a los
receptores D2 con una afinidad menor que los fármacos antipsicóticos de primera
generación, que poseen una afinidad muy alta, en consecuencia presenta una
reducción de los síntomas extrapiramidales en comparación con los antipsicóticos
típicos y esto se atribuye a su afinidad moderada por los receptores D2
dopaminérgicos.
El aumento de la actividad mesocortical serotoninérgica en la esquizofrenia da
como resultado síntomas negativos, como depresión y disminución de la
motivación. La unión de alta afinidad de risperidona a los receptores 5-HT2A
conduce a una disminución de la actividad serotoninérgica. Además, el bloqueo
del receptor 5-HT2A da como resultado una disminución del riesgo de síntomas
extrapiramidales, probablemente al aumentar la liberación de dopamina de la
corteza frontal y no del tracto nigroestriatal. Por tanto, el nivel de dopamina no se
inhibe por completo.
268
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
La biodisponibilidad oral absoluta es del 70%. La risperidona y su metabolito
activo, la 9-hidroxirisperidona, se unen a proteínas en el plasma humano en aprox
88% y 77%, respectivamente.Cada uno de ellos se une tanto a la albúmina sérica
como a la glicoproteína ácida alfa-1.
Se metaboliza extensamente por la isoenzima 2D6 del citocromo P450 hepático a
9-hidroxirisperidona (es decir, paliperidona), que tiene aproximadamente la
misma afinidad de unión al receptor que la risperidona. La hidroxilación depende
de la debrisoquina 4-hidroxilasa y el metabolismo es sensible a los polimorfismos
genéticos en la debrisoquina 4-hidroxilasa. La risperidona también sufre Ndesalquilación en menor grado.
Figura 11.29
269
BASES DE LA NEUROFARMACOLOGÍA
11.11. Bibliografía:
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https://doi.org/10.1093/nar/gkaa971
271
FÁRMACOS DE USO COMÚN Y SISTEMA NERVIOSO
12. FÁRMACOS DE USO COMÚN Y SISTEMA
NERVIOSO
Nicolás Mendes
Hay fármacos de uso muy frecuente, como lo son los esteroides y los AINES
(Antiinflamatorios no esteroideos), que realizan diversas funciones una vez en el
organismo, de los cuales muchos de ellos son favorables y a la vez cuenta con
diferentes efectos no deseados.
Se ha visto que estos ejemplos citados, pueden tener varias repercusiones en el
sistema nervioso y mediante su mecanismo de acción pueden producir diversos
efectos en el mismo.
Primero, es fundamental hablar del proceso donde afectan los AINES y los
corticoides, el cual es la síntesis de eicosanoides.
Los eicosanoides se forman a partir de ácidos grasos poliinsaturados de 20
carbonos, principalmente el ácido araquidónico o ácido-5,8,11,14eicosanotetraenoico, por 2 vías principales enzimáticas diferentes: La vía de las
ciclooxigenasas (COX) y la vía de las lipooxigenasas (LOX).
El ácido araquidónico se encuentra comúnmente en las membranas celulares
formando parte de fosfolípidos. Mediante la acción de enzimas de la familia de las
fosfolipasas (principalmente la fosfolipasa A2: FLA2), el ácido araquidónico es
liberado para posteriormente ser utilizados como sustrato por dos enzimas: la
ciclooxigenasa (COX) o la lipooxigenasa (LOX).
Las ciclooxigenasas se pueden encontrar en 2 isoformas: COX-1 y COX-2. La
isoforma COX-1 es una enzima constitutiva, que está presente en numerosos
tejidos. Por su parte la COX2, es una enzima inducible, no se encuentra siempre
en los tejidos, sino que es producto de una respuesta de rápida expresión
genómica que ocurre en células del sistema inmunológico y procesos
inflamatorios, la cual es inducida por múltiples estímulos como interleucinas,
factor de necrosis tumoral alfa, entre otros mediadores. Hay otros órganos donde
la COX-2 se expresa de forma constitutiva como el cerebro, el riñón y el hueso.
Las enzimas COX son enzimas bifuncionales con una unidad con actividad
ciclooxigenasa y otra con actividad peroxidasa. Los aines se unen a la primer
subunidad inhibiendo su acción. La subunidad peroxidasa contiene grupo hemo
como grupo prostético, Figura 12.1.
272
FÁRMACOS DE USO COMÚN Y SISTEMA NERVIOSO
Figura 12.1
Su síntesis de prostaglandinas comienza con la conversión del ácido araquidónico
en PGG2 y posteriormente en PGH2, el cual es la primera prostaglandina, la cual
a partir de esta se llevan diferentes modificaciones químicas que llevan a la
formación de PGE2, PGF2, Tromboxano (TXA) y prostaciclina (PGI2), Figura
12.2.
Figura 12.2
273
FÁRMACOS DE USO COMÚN Y SISTEMA NERVIOSO
12.1. Funciones de los eicosanoides en el sistema nervioso
Los eicosanoides cumplen diversas funciones en el organismo, pero nos
centraremos en las que ocurren en el sistema nervioso.
La fiebre se acompaña de liberación de pirógenos como interleucina-1 que a su
vez promueve la síntesis y liberación de PGE2, que actúa como mediador en este
proceso, Figura 12.2.
La PGD2 tiene un importante papel en la regulación del sueño, produce la
inducción del mismo.
La PGE2, a través de su capacidad de inhibir la liberación de noradrenalina en las
terminaciones nerviosas posganglionares del sistema simpático, desempeña un
importante papel en la neurotransmisión.
La PGE2 y la PGI2 son importantes mediadores del dolor, provocando
disminución del umbral en las terminaciones nerviosas nociceptivas a estímulos
físicos y hormonales.
Como mencionamos los AINES y los corticoides actúan inhibiendo la síntesis de
eicosanoides. Los AINES inhiben la ciclo-oxigenasa provocando disminución de
la producción de prostaglandinas y tromboxanos. En cambio, los corticoides
inducen la inhibición de la síntesis de enzimas COX además de la producción de
Lipocortina la cual inhibe la Fosfolipasa A2 y produce una disminución de la
formación de todos los eicosanoides.
Por lo tanto, podemos deducir de esta manera, los efectos que podrían provocar en
el sistema nervioso estos fármacos.
274
FÁRMACOS DE USO COMÚN Y SISTEMA NERVIOSO
Debido a la disminución de prostaglandinas, en situaciones febriles se producirá
un descenso de la temperatura corporal y habrá menor sensibilidad al dolor.
Figura 12.3
Producirá también alteraciones del sueño debido a la disminución de la PGD2,
acompañado de la disminución de la neurotransmisión.
12.2. Fármacos utilizados en el Sistema Nervioso Autónomo
El Sistema Nervioso Autónomo, puede dividirse en 2 grandes sistemas. El sistema
Simpático y el sistema Parasimpático, cada uno de estos tienen sus propias
propiedades funcionales y morfológicas que fueron tratadas en capítulos
anteriores, pero lo más importante para entender la farmacología son los
neurotransmisores utilizados en cada uno y a que receptores se unirán.
12.2.1 Fármacos del sistema nervioso Parasimpático
El sistema nervioso parasimpático utiliza principalmente el neurotransmisor
acetilcolina que es sintetizada en el citoplasma neuronal a partir de colina y acetil
coenzimaA por la enzima colina acetiltransferasa, Figura 12.4. El acetil CoA se
275
FÁRMACOS DE USO COMÚN Y SISTEMA NERVIOSO
sintetiza en la mitocondria a partir de un grupo acetilo proveniente del piruvato.
La colina que está presente en el espacio sináptico, se transporta a la terminación
nerviosa colinérgica por un transporte dependiente de sodio (ChT). La colina
proviene del metabolismo de la fosfatidilcolina de la membrana y, hasta un 50%
de la hidrólisis de la acetilcolina liberada.
Figura 12.4
Los fármacos pueden clasificarse en base su mecanismo de acción, su
composición y si simulan o antagonizan los efectos del compuesto endógeno
principal.
1. Fármacos colinomiméticos: Son aquellos que reproducen los efectos de la
acetilcolina. Se pueden clasificar en fármacos de acción directa o indirecta,
Figura 12.5.
• Acción directa: se unen y activan los receptores colinérgicos. Estos
pueden clasificarse según el receptor sobre el que actúa o su estructura
química
◦ Según receptor
▪ Muscarínicos
▪ Nicotínicos
◦ según su estructura química
▪ Esteres de colina: Un grupo éster es aquel conformado por la
unión de un grupo alcohol y un grupo carboxilo con pérdida de
una molécula de agua. Son compuestos hidrofílicos, cargados
positivamente. Apenas se absorben en el aparato digestivo y no
276
FÁRMACOS DE USO COMÚN Y SISTEMA NERVIOSO
•
atraviesan la barrera hemato-encefalica. Se puede subdividir
según su composición en 2 grupos:
• Esteres de colina y acido acético: Acetilcolina y
Metalcolina.
• Esteres de colina y ácido carbamico: Carbacol y Betanecol
• Alcaloides Naturales y derivados sintéticos: Algunos como
la Pilocarpina, se absorben mejor en el aparato digestivo a
diferencia de otros como la Muscarina, y se distribuyen
ampliamente en el organismo. Otros ejemplos: Arecolina –
Oxometremorina. Se comportan como agonistas de los
receptores muscarínicos y nicotínicos colinérgicos.
Acción indirecta: actuán por inhibición de la acetilcolinesterasa, a los
que se los conoce también como como fármacos anticolinesterásicos.
Se clasifican en 4 grupos según su estructura química:
◦ Alcoholes simples con nitrógeno cuaternario: Edrofonio.
◦ Derivados carbónicos constituidos por esteres del acido carbamico
y alcoholes con nitrógeno terciario o cuaternario: Fisostigmina o
eserina – Neostigmina o Prostigmina – Piridostigmina –
Ambenonio – Demecario.
◦ Derivados orgánicos del ácido fosfórico: Ecotiopato – Isoflurato o
diisopropilfluorofosfato (DFP)
◦ Otros, de estructuras muy diversas como: -Derivados de la
acridina: Tacrina – Derivados piperidinicos: Donepecilo
Los fármacos de acción indirecta o anticolinesterásicos, evitan la hidrolisis de la
acetilcolina mediante la unión a la acetilcolinesterasa e inhibiéndola, facilitando la
acumulación de este neurotransmisor en las sinapsis y en las uniones
neuromusculares colinérgicas.
Cada uno de estos compuestos puede inhibirla de distintas formas depende como
se unan a la enzima, lo cual es totalmente atribuible a la estructura química de la
molécula.
Algunos fármacos se unen de manera reversible y como su enlace es débil,
rápidamente pierde su función inhibidora (2-10 minutos): Alcoholes simples como
edrofinio
Otros fármacos como los derivados carbónicos se unen de manera reversible pero
su función inhibidora es mayor (30 minutos – 6 horas)
277
FÁRMACOS DE USO COMÚN Y SISTEMA NERVIOSO
Los compuestos organofosforados forman complejos con la enzima
extremadamente estables. En algunos como el ecotiopato la regeneración se
produce muy lentamente (100 horas) mientras que en otros no se produce (DFP),
por lo cual su regeneración depende de síntesis de nuevas moléculas.
Figura 12.5
2. Fármacos Parasimpaticolíticos. Estos compuestos impiden la unión de la
acetilcolina mediante el antagonismo de los receptores colinérgicos muscarínicos
tanto en las uniones neuroefectoras del sistema nervioso parasimpático como en
los ganglios autónomos y el sistema nervioso central, Figura 12.5. La mayoría de
estos fármacos posee selectividad moderada por los distintos subtipos de
receptores muscarínicos (M1-M5). Según su estructura química se clasifican en:
•
Alcaloides Naturales: Estructura de ésteres orgánicos de un
ácido aromático: Atropina - Escopolamina.
La Atropina y
escopolamina presentan similar afinidad por todos los subtipos. Se
comportan como antagonistas competitivos de los receptores
muscarínicos.
•
Derivados semisintéticos (Modificación de los anteriores):
Homatropina y Acido mandélico
•
Compuestos sintéticos: son producidos totalmente en el
laboratorio.
Con estructura terciaria: Pirencina, Diciclomina,
Tropicamida, benzatropina.
Derivados sintéticos y semisintéticos: Derivados de nitrógeno cuaternario:
principalmente con acción selectiva sobre el tubo digestivo. Algunos compuestos
278
FÁRMACOS DE USO COMÚN Y SISTEMA NERVIOSO
son derivados semisintéticos de los alcaloides como la metilescopolamina y la
metilhomanotropina, pero otros como el otilonio, el ipratropio y el tiotropio son
enteramente sintéticos.
Poseen una actividad antisecretora gástrica y duodenal inferior a comparación a
los que presentan otros fármacos que actúan por mecanismos diferentes. Algunos
se emplean como fines espasmolíticos, solos o asociados a analgésicos menores.
Derivados del nitrógeno terciario: Gran capacidad para acceder al SNC, por lo
tanto, varios de este grupo (Benzatropina,y el trihexifenidilo) se emplean en el
tratamiento de las enfermedades como Parkinson y para reducir los efectos
extrapiramidales de los fármacos antipsicóticos.
12.2.2 Fármacos del sistema nervioso Simpático
1.
Fármacos Simpaticomiméticos: Un fármaco simpaticomimético induce las
respuestas fisiológicas similares a las que se producen tras una estimulación de las
fibras simpáticas posganglionares dependiendo del órgano de que se trate y del
subtipo de receptor adrenérgico que domine en dicho órgano. Muchas de las
acciones de los agonistas adrenérgicos o aminas simpaticomiméticas pueden
equipararse a las acciones de las catecolaminas endógenas. Aunque a veces
pueden emplearse la propia adrenalina con fines terapéuticos, la mayoría de los
fármacos simpaticomiméticos disponibles son análogos estructurales de la
adrenalina o la noradrenalina.
Las aminas simpaticomiméticas pueden clasificarse de la siguiente manera según
su mecanismo de acción, Figura 12.6:
• Aminas de acción directa: Actúan directamente sobre receptores
adrenérgicos. Pueden subclasificarse en:
◦ Catecolaminas: Adrenalina – Noradrenalina – Dopamina Isoproterenol
◦ No catecolaminas: Dimetofrina – Orciprenalina – Fenilefrina –
Amidefrina
• Aminas de acción indirecta: Aumentan la liberación del neurotransmisor
pero lo hacen por mecanismos que no implican la activación directa de los
receptores adrenérgicos. Ejemplo: Inhibiendo sistemas de recaptación,
como la cocaína o incrementando liberación fisiológica del
neurotransmisor, como la tiramina.
279
FÁRMACOS DE USO COMÚN Y SISTEMA NERVIOSO
•
Aminas de acción mixta: Actúan tanto sobre los receptores como sobre la
terminación nerviosa adrenérgica, liberando noradrenalina endógena.
Ejemplos de estos fármacos son la efedrina y las anfetaminas.
Figura 12.6
Las aminas simpaticomiméticas también pueden clasificarse según su afinidad por
un determinado receptor adrenérgico:
• Agonistas selectivos de receptors alfa-1: Fenilenefrina – Mexotamina –
Etilefrina – Propilhexedrina.
• Agonistas de receptores alfa–2: alfa-metilnoradrenalina – xilacina –
clonidina – lofexidina.
• agonistas alfa 1 y 2: Dimetofrina, nafazolina, metoxamina,
tetrahidrozolina.
• Agonistas de receptores B1: Dobutamina – Xametarol
• Agonistas de receptores B2: Terbutalina – Salmeterol - Butoxamina
1.
Fármacos Simpaticolíticos: La actividad del sistema nervioso se puede
suprimirse principalmente de dos maneras:
•
Disminuyendo la síntesis o secreción de los neurotransmisores
•
Antagonizando los receptores adrenérgicos
280
FÁRMACOS DE USO COMÚN Y SISTEMA NERVIOSO
La mayoría de los antagonistas de los receptores adrenérgicos son antagonistas
competitivos.
• Antagonistas receptores alfa-adrenergicos: o también conocidos como
bloqueantes-alfa. Constituyen un grupo de fármacos muy heterogéneo que
muestran diferente afinidad para los receptores alfa-1 (Como la prazosina)
como alfa-2 (ejemplo la yohimbina). Algunos tienen la misma afinidad por
ambos receptores: Como la fentolamina
También se pueden clasificar según el grado de unión que el que se ligan al
receptor, si son reversibles (Antagonismo competitivo) o lo hacen de manera
irreversible (Como en la fenoxibenzamina porque se une de forma covalente al
receptor)
Antagonistas adrenérgicos No selectivos (Afinidad por Alfa-1 y Alfa-2):
•
Irreversible: Fenoxibenzamina
•
Reversible: Fentolamina; Tolazolina
Antagonistas alfa-1: Alfuzosina – Doxazosina – Prazosina – Urapidilo
Antagonistas alfa-2: Yohimbina - Mirtazapina
Antagonistas receptores B-adrenérgicos: O también conocidos como Bbloqueantes, son fármacos que se fijan a estos receptores con alta afinidad y
especificidad, pero sin activarlos. Algunos como el propanolol y el tilolol se
comportan como agonistas inversos produciendo inhibición de los receptores.
Se clasifican según la afinidad con la que se unan al receptor en:
Antagonistas B-Adrenérgicos no selectivos: Nadolol – Propanolol – Sotall –
Timolol
Antagonistas B1- Adrenérgicos: Acebutolol – Atenolol – betaxolol – Bisoprolol
Antagonistas B2-Adrenergicos: Bucindolol – Carvedillol – Labetalol
Fármacos que modulan la transmisión noradrenérgica:
Fármacos que inhiben la síntesis de noradrenalina: Los farmacos capaces de
inhibir la síntesis de noradrelina son la alfa-metiltirosina o Metirosina, que inhibe
la tirosina hidroxilasa. La carbidopa, la bensaracida y la alfa-metildopa que
inhiben la enzima que cataliza la conversion de l-dopa en dopamina (Dopadescarboxilasa). También hay inhibidores para la dopamina-B-hidroxilasa como el
acido fusárico, la 3-fenilpropargilamina y el disulfiram, Figura 12.7.
Fármacos que inhiben almacenamiento de adrenalina: Principales compuestos:
Reserpina y sus derivados (Como la guanetidina y la 6-hidroxipamina). Actúan
281
FÁRMACOS DE USO COMÚN Y SISTEMA NERVIOSO
por mecanismos de bloqueo del transporte de la adrenalina y otras aminas a las
vesículas de las células secretoras.
Fármacos que inhiben la liberación de noradrenalina: Los principales compuestos
guanetidina, guanadrel, debrisoquina, bretilio. Penetran en la terminación
noradrenérgica y se acumulan en ella, sustituyendo a la noradrenalina. Su
principal efecto es la inhibición de la liberación de noradrenalina inducida por
potenciales de acción.
Fármacos que inhiben recaptación de la noradrenalina: Algunos fármacos inhiben
la recaptación neuronal de la noradrenalina bloqueando el sistema de recaptación
conocido como NET (Transportador de norepinefrina - sigla en inglés). Los
antidepresivos cíclicos como la desipramina actúan por este mecanismos, otros
compuestos como la anfetamina, la fenoxibenzamina y la guanetidina que actúan
por otros procesos pero también pueden inhibir el mecanismo de recaptación
Figura 12.7
282
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
13. DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
Florencia Ruiz Díaz
Los trastornos por consumo de sustancia son enfermedades de curso crónico cuyo
origen se asienta en el sistema nervioso central. Desde hace un tiempo se los
considera dentro de los trastornos cerebrales porque generan cambios funcionales
en los circuitos del cerebro que participan en la recompensa, el estrés y el
autocontrol. Esos cambios pueden persistir mucho tiempo después de que la
persona haya dejado de consumir sustancias. Este trastorno es la consecuencia de
cambios inicialmente agudos que se repiten con cada episodio de administración
del agente y que finalmente conducen a las modificaciones que perduran en el
tiempo. Actualmente se utiliza la expresión trastorno por consumo de sustancias
para describir el amplio abanico de un trastorno, desde un estado leve a uno grave
de consumo compulsivo y continuo. Antiguamente se utilizaba el término
adicción para referirse a este tipo de cuadro, pero esta palabra se ha omitido de la
terminología oficial del diagnóstico de consumo de sustancias a causa de su
definición incierta y su posible connotación negativa.
En general, las personas con un trastorno por uso de sustancias progresan de la
experimentación al consumo ocasional y luego al consumo intenso y a veces al
trastorno por uso de sustancias, es decir que no todas las personas que consumen
sustancias de abuso desarrollan un trastorno por consumo de sustancias. Esta
progresión es compleja y sólo se comprende una parte. Por lo pronto podemos
inferir que depende de la interacción entre la sustancia, el usuario y el ambiente.
Dentro de los factores que podrían predisponer a desarrollar este cuadro,
inherentes a la sustancia, debemos tener en cuenta el tipo de sustancia, su
disponibilidad, potencia, vía de administración, rapidez de inicio de los efectos y
finalización de los mismos y su capacidad de inducir síntomas de tolerancia y
abstinencia. Para un mejor entendimiento del cuadro que padecen los sujetos con
este tipo de trastorno es importante manejar determinados conceptos como ser el
de dependencia el cual entendemos como una adaptación farmacológica
progresiva a la sustancia en cuestión, situación que da origen al desarrollo de
tolerancia por parte del individuo, esto quiere decir que la misma dosis de la
sustancia utilizada inicialmente no producirá los efectos que generaba al comienzo
del consumo, el efecto será menor, por lo tanto es frecuente que se comience a
incrementar la dosis para lograr los efectos deseados, lo cual pone en riesgo la
vida del sujeto.
Cuando mencionamos factores relacionados al individuo debemos tener en cuenta
la genética del paciente que lo hace más o menos predispuesto a desarrollar la
tolerancia con rapidez, la tendencia del mismo a las conductas adictivas o de
283
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
riesgo y la presencia de otros trastornos psiquiátricos como depresión, ansiedad,
entre otros.
Y por último debemos tener en cuenta los factores del ambiente que participan en
el desarrollo de este trastorno como por ejemplo nivel socio económico, acceso a
la educación y el entorno social.
Desde el punto de vista biológico sabemos que las drogas interfieren en la forma
en que las neuronas envían, reciben y procesan las señales a partir de cambios
metabólicos en los distintos sistemas de neurotransmisores. Si bien cada droga
posee un mecanismo de acción peculiar, todas las sustancias de abuso afectan
directa o indirectamente a una vía nerviosa presente en el cerebro que es el
sistema de recompensa mesolímbico.
El sistema de recompensa está formado por un conjunto de estructuras cerebrales
las cuales son las responsables de generar sensaciones de placer, anhelo y
refuerzos positivos. Su función principal es lograr que el individuo desee repetir
conductas o actividades que le produzcan placer.
El principal neurotransmisor que actúa en este sistema es la dopamina, aunque
también participan otros como GABA y Glutamato. El sistema de recompensa
también recibe el nombre de sistema mesolímbico dopaminérgico, ya que conecta
el mesencéfalo con el sistema límbico, comenzando desde el área ventral
tegmental y finalizando en el núcleo accumbens, conectándose con otras
estructuras tales como la corteza prefrontal, el hipocampo y la amígdala.
Por tanto, el sistema de recompensa no se encuentra ubicado en una única zona
cerebral, sino que está formado por un conjunto de estructuras situadas en
diferentes zonas del cerebro e interconectadas entre sí. Las dos estructuras más
importantes son el Área Ventral Tegmental y el Núcleo Accumbens pero
participan otras como el hipotálamo, el hipocampo, la amígdala, la corteza
prefrontal, el globo pálido y la glándula pituitaria.
Diversas drogas al ser consumidas, actúan sobre este sistema generando oleadas
de estos neurotransmisores mucho más grandes que las que se producen
naturalmente en conexión con recompensas sanas y llegado a cierto punto alteran
estas de manera que el individuo ya no tiene la capacidad de sentir placer o
bienestar en actividades que antes si lo generaban.
13.1. Alcohol
El alcohol (etanol) es la droga más ampliamente utilizada para consumo recreativo
y gastronómico en nuestro medio y por ende es una de las sustancias que más
trastornos por consumo de sustancias genera. Es una molécula altamente
hidrosoluble de peso molecular 60 y posee un grupo oxhidrilo en uno de sus
extremos, Figura 13.1.
284
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
Figura 13.1
El etanol ejerce sus efectos sobre el SNC los cuales son fundamentalmente
depresores. Si bien puede generar un incremento de la actividad neuronal debido
al cuadro de desinhibición que provoca en algunas áreas del SNC como la vía
mesolímbica dopaminergica, el efecto del etanol sobre las células es de naturaleza
depresora.
El etanol también incrementa de forma consistente la actividad de los receptores
de glicina, actuando directamente sobre la subunidad a1, a2 y a3, Figura 13.2.
Indirectamente actúa sobre el sistema por la activación de la protein quinasa C. A
su vez puede potenciar la liberación de glicina en las terminaciones nerviosas.
receptores de glicina: existen diversos tipos.
Figura 13.2
GLRA1: es un canal de cloruro activado por ligando que se expresa en
membranas postsinápticas en casi todo el sistema nervioso. Es activado por la
unión extracelular de glicina, pero también lo activan la taurina y la alanina. Juega
un rol imporante en la disminución de la exitabilidad neuronal. ES un receptor de
múltiples pasos transmembrana. El etanol se une a este receptor aumentando el
ingreso de cloruro y disminuyendo así la excitabilidad neuronal.
285
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
GLRA2: también es un canal de cloruro activado por la unión de glicina y tiene
un rol importante en la acción del etanol. Une otros ligando como taurina y otros
tóxicos. Forma pentámeros con GLRA1 y GLRB
GLRA3: de características similares a los dos primeros, tambien interactua con
etanol .
GLRB: forma pentameros con las formas A del receptor de glicina. Participa en la
disminución de la excitación neuronal y no se conoce interacción con el etanol.
El etanol potencia la acción del GABA sobre los receptores GABAa pero aún no
se sabe con certeza sobre que subtipo de receptor actúa específicamente, Figura
13.3. Los receptores GABA son muy variados, las subunidades se unen para dar
origen a estructuras que son canales de cloruro, como los de tipo A y asociados a
proteínas G como los de tipo B.
GABBR2: receptor B2 de GABA no une etanol
GABBR1. receptor B1 de GABA, junto con GABBR2 forma un heterodimeric
receptor acoplado a proteínas G. Su actividad inhibe adenil ciclasa, activa proteína
FLA2 y activa canales de potasio e inactiva canales de calcio. Su función es
inhibitoria de la excitabilidad neuronal. No parece estar involucrado en el efecto
inhibitorio del impulso nervioso inducido por etanol
GABAR1. forma un heteropentamero y es una canal de cloruro activado por
GABA. Juega un rol importante en la inhición de la excitabilidad neuronal. Liga
una gran cantidad de sustancias como el Diazepan y tambien une etanol.
Figura 13.3
286
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
También inhibe el funcionamiento del receptor NMDA de glutamato anulando sus
efectos excitadores, Figura 13.4.
Figura 13.4
Otro efecto del etanol es el incremento de los efectos excitadores debidos a la
activación de receptores nicotínicos de acetil colina.
Figura 13.5
El etanol tambien se une y actúa sobre el receptor 3A de serotonina (HT3)
y de 5-hidroxitriptamina (HT3), Figura 13.6.
287
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
Figura 13.6
El consumo de etanol se da fundamentalmente por vía oral y los efectos que
produce van a variar de un individuo a otro dependiendo de la edad, sexo, peso,
cantidad y rapidez de la ingesta, consumo simultáneo de comidas y el tipo de
bebida ingerida. Teniendo en cuenta estos factores el consumo de etanol puede
generar: desinhibición, euforia, relajación, aumento de la sociabilidad, dificultad
para hablar, dificultad para asociar ideas, descoordinación motora.
Teniendo en cuenta las concentraciones de alcohol en sangre podemos a
grandes rasgos establecer los efectos fisiológicos en base a las mismas
0.5 g/l: euforia y disminución de reflejos
1 g/l: desinhibición y dificultades para hablar y coordinar movimientos
1.5 g/l: embriaguez, con pérdida del control de las facultades superiores
2 g/l: descoordinación del habla y de la marcha, y visión doble
3 g/l: estado de apatía y somnolencia
4 g/l: coma
5 g/l: muerte por parálisis de los centros respiratorio y vasomotor
El metabolismo del alcohol es un proceso complejo que implica absorción,
distribución y eliminación; en el hígado se metaboliza más del 90% del alcohol en
el organismo, se convierte en acetaldehído mediante la acción de las enzimas
alcohol deshidrogenasa (ADH), citocromo P450 y luego el acetaldehído se
convierte en acetato y agua por la enzima aldehído deshidrogenasa (ALDH) o
menos frecuentemente por la aldehído oxidasa. El acetato formado puede
transformarse en acetil CoA y oxidarse en el ciclo de Krebs, produciendo energía
o bien como acetato transladarse a otros tejidos donde es oxidado de la misma
288
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
manera. El acetil CoA sobrante en el hígado puede ser utilizado para la formación
de ácidos grasos y triacilgliceroles, Figura 13.7.
Figura 13.7
El etanol se absorbe por el tracto intestinal para ser transportado al hígado, donde
se metaboliza el 90% del alcohol; el 2% al 10% restante se metaboliza en los
pulmones y riñones.
En el metabolismo del alcohol en el hígado intervienen 3 sistemas, Figura 13.8. El
más importante es la alcohol deshidrogenasa; esta enzima cataliza la formación
de acetaldehído por transferencia del hidrógeno del grupo OH al cofactor
nicotinamida adenina dinucleótido (NAD) para convertirlo en NADH . Durante la
oxidación del acetaldehído a acetato por la enzima aldehído deshidrogenasa
(ALDH) se produce NADH incrementando la relación NADH/NAD. El exceso
de NADH limitaría la disponibilidad del NAD necesario para continuar
metabolizando el alcohol. A esto se hace referencia cuando se menciona que el
metabolismo hepático del etanol responde a una cinética de saturación a
concentraciones relativamente bajas de alcohol ya que la fracción eliminada
disminuye a medida que asciende la concentración que llega al hígado.
289
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
El segundo sistema que interviene es el microsomal de oxidación del etanol
(MEOS), un sistema inducible por el propio etanol en el que participa el
citocromo P450 (CYP450). Específicamente, el CYP2E1. La transcripción de este
gen se activa en condiciones de alto consumo de alcohol, se metaboliza a
acetaldehído utilizando el NAD o el NADPH y oxígeno (O2). Este sistema
contribuye con el 3% al 8% del metabolismo de esta sustancia.
El tercer sistema funciona en los peroxisomas de la célula hepática mediante la
actividad de la enzima etanol peroxidasa, que metaboliza el alcohol a acetaldehído
a través de la peroxidación, en presencia de peróxido de hidrogeno (H2O2), que
luego se transforma en agua. Este sistema metaboliza menos del 2% del alcohol
ingerido.
El acetato luego es transformado en acetil CoA por acción de la enzima acetil CoA
Sintetasa. El acetil CoA puede ser utilizado en el ciclo de Krebs de la célula
hepática o bien por acción de la acetil CoA hidrolasa dar acetato que se dirija al
resto de los tejidos para su utilización como fuente de energía
Figura 13.8
La oxidación del alcohol en el hígado determina una importante utilización de
sustancias que son necesarias para el metabolismo adecuado de las grasas. Cuando
el consumo del alcohol es excesivo provoca graves alteraciones en el metabolismo
de las mismas, lo que da como resultado hígado graso o esteatosis hepática, que
de no ser controlada con la supresión del consumo llevaría posteriormente a la
degeneración y remodelado del tejido hepático, proceso que conocemos como
cirrosis.
290
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
13.2. Cocaína
Figura 13.9. Estructura química de la
Cocaína.
La cocaína es un alcaloide tropano perteneciente
a la familia de los
psicoestimulantes y es utilizado mayormente como droga recreativa. Se extrae de
un arbusto que crece en Sudamérica llamado Eritroxilon coca. Las principales vías
de administración de la cocaína son oral, nasal (mucosas), intravenosa y
pulmonar. La forma de administración nasal se da a través de la inhalación de la
cocaína en polvo en forma de clorhidrato de cocaína, de donde pasa directamente
a la sangre a través de las membranas nasales. También se puede aplicar la droga
directamente sobre las mucosas. La inyección o la administración intravenosa
transportan la droga directamente a la sangre aumentando así la intensidad de su
efecto. Al fumar, se inhala el vapor o el humo de la cocaína a los pulmones, donde
la sangre lo absorbe a la misma velocidad que cuando se inyecta. La forma de
presentación de esta droga que puede ser consumida por esta última vía es la
conocida como Pasta base de cocaína, la cual es una variante de bajo costo a base
de sulfato de cocaína similar al crack elaborada con residuos de cocaína y
procesada con ácido sulfúrico y queroseno.
Los efectos comienzan apenas unos segundos o minutos después de su consumo y
duran entre cinco minutos a una hora.
La cocaína se une de manera diferencial a las proteínas transportadoras de
dopamina, serotonina y noradrenalina y previene directamente la recaptación de
dopamina, serotonina y noradrenalina en las neuronas pre sinápticas. Con respecto
a la adrenalina se une al transportador DAT1 de dopamina en la terminal
presináptica. Este transportador es un cotransporte por sodio codificado por el gen
SLC6A3 en humanos, sobre el que también tiene acción otras drogas y químicos
como el etanol. En la Figura 13.10 se muestra el sitio de acción y su efecto
aumentando la vida media de la dopamina en la hendidura sináptica. Este
transportador es utilizado también por anfetaminas, pero en este caso lo que
genera es un eflujo de dopamina.
291
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
Figura 13.10
Su efecto sobre los niveles de dopamina es el principal responsable de las
propiedades adictivas. Este efecto tendría especial repercusión sobre la vía meso
límbica pudiendo generar dependencia aun luego de un corto periodo de consumo.
A corto plazo los principales efectos del consumo de esta sustancia son euforia,
locuacidad, aumento de la sociabilidad, aceleración mental, hiperactividad, deseo
sexual aumentado, también puede disminuir el apetito y el sueño.
La forma en que se administra la cocaína determina el tiempo que dura el efecto
inmediato de euforia. Mientras más rápida es la absorción, más intensa es la
euforia que resulta; pero al mismo tiempo, cuanto más rápida es la absorción,
menor es la duración del efecto de la droga.
Los efectos fisiológicos a corto plazo que resultan del consumo incluyen
contracción de los vasos sanguíneos, dilatación de las pupilas y aumentos en la
temperatura corporal, la frecuencia cardiaca y la presión arterial. Si se usan
cantidades mayores se puede intensificar el cuadro eufórico inicial, pero también
puede llevar a un comportamiento más extravagante, errático y violento. Algunas
personas que consumen cocaína han reportado desasosiego, irritabilidad y
ansiedad. También pueden tener temblores, vértigos, espasmos musculares o
paranoia.
Al ser expuesto repetidamente a la cocaína, el cerebro comienza a adaptarse a la
misma y el sistema de recompensa se vuelve menos sensible a los refuerzos
naturales y a la droga en sí. El consumidor puede desarrollar tolerancia, por lo
tanto requerirá consumirla con más frecuencia para obtener la sensación inicial. Al
mismo tiempo, los usuarios se pueden volver más sensibles a la ansiedad, las
292
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
convulsiones u otros efectos tóxicos de la droga, incluyendo cuadros severos de
sobredosificación debido al mecanismo que mencionamos anteriormente.
El metabolismo de esta sustancia es hepático. Se metaboliza a benzoilecgonina y
éster metílico de ecgonina. Ambas estructuras se excretan por orina. El éster
metílico de la ecgonina puede hidrolizarse en medio alcalino a ecgonina. Se debe
tener en cuenta que en presencia de etanol se forma un nuevo metabolito activo
altamente tóxico (incluso mas que la propia cocaína), el cocaetileno que además
posee una vida media mas larga.
Figura 13.11
13.3. Marihuana (Cannabis Sativa)
Cuando hablamos de marihuana hacemos referencia a una planta del orden de la
Urticales, de la familia de las Cannabinaceas y de la especie Sativa que crece en
diferentes partes del mundo y por lo tanto se ha adaptado a diferentes climas tanto
cálidos y húmedos como fríos y más secos. Su consumo originalmente se da en
diferentes culturas desde hace muchos años como parte de rituales y ceremonias
propias. Las cualidades psicoactivas y no psicoactivas (fundamentalmente
aquellas que están en actual estudio por sus posibles propiedades terapéuticas) se
deben a una serie de moléculas que se encuentran en esta planta denominadas
cannabinoides (se destacan el tetrahidrocannabinol o THC, cannabidiol o CBD,
cannabinol o CBN entre otras), Figura 13.12, que interactúan en el organismo con
un sistema denominado endocannabinoide.
Los cannabinoides en el estado natural de la planta se encuentran en su forma
ácida, es decir como THCA y CBDA, Figura 13.12. En esta forma no tienen
efectos en el organismo. Por ello para que se vuelvan fisiológicamente activos es
necesario someterlos a un proceso de descarboxilacion mediante la aplicación de
293
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
calor externo. Proceso que va a variar dependiendo la forma en que se busque
consumirlo.
Figura 13.12
Este tipo de sustancias se puede administrar por vía oral mediante la ingesta de
comidas o bebidas elaboradas con las mismas, en el caso de los aceites o tinturas
la absorción fundamental es por vía sublingual aunque un pequeño porcentaje se
absorbe también a nivel intestinal. También puede ser administrado vía
respiratoria ya sea fumando o vaporizando la flores de la planta hembra
previamente secada.
El cannabis suministrado por vía respiratoria, requiere aproximadamente 15
minutos para tener un efecto completo y se mantiene durante unas 2 o 3 hs. Una
pequeña parte de THC se convierte en 11-hidroxi-tetrahidrocannabinol (11hidroxi-THC), el cual es más activo que el primero además de cruzar más
fácilmente la barrera hematoencefalica, Figura 13.13. Después, el 11-HidroxiTHC se metaboliza a 11-nor-9-carboxi-THC, por la oxidación del grupo -OH del
11-Hidroxi-THC por parte de enzimas hepáticas es metabolizado por conjugación
con glucuronido, formando una molécula más soluble en agua que pueden ser más
fácilmente excretado por el cuerpo. Este último metabolito no es psicoactivo.
Figura 13.13
El THC es muy liposoluble por lo tanto tiende a acumularse en el tejido adiposo y
persiste en el cuerpo durante un largo periodo de tiempo. Incluso se encuentran
niveles detectables en el cuerpo durante semanas o meses dependiendo de la
294
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
cantidad administrada. Lo que se detecta en los diferentes tejidos son metabolitos
inactivos de los cannabinoides, los cuales pueden estar presentes en :
4.
Saliva: puede dar positivo hasta 24-48 horas después del último consumo.
5.
Orina:. Los usuarios poco frecuentes de por ejemplo menos de 2 veces por
semana pueden dar positivo por 1-3 días. Un consumidor moderado (varias veces
por semana) puede dar positivo por 7 a 21 días. Los usuarios muy frecuentes
puede dar positivo por un mes o más después del último uso. En caso de ingestión
por vía oral se puede producir un resultado positivo durante 1-5 días.
6.
Capilar: Los metabolitos se pueden detectar en una prueba capilar hasta
por 90 días.
7.
Sangre: Pueden aparecer en un análisis de sangre por hasta 36 horas
después.
El cannabis actúa sobre receptores presentes en el organismo denominados
receptores de cannabinoides. Se han caracterizado fundamentalmente dos
receptores de este sistema, los CB1 presentes en el sistema nervioso central y
algunos tejidos periféricos como las células endoteliales, los adipocitos y nervios
periféricos y los CB2 ubicados exclusivamente en los tejidos periféricos, se
concentran principalmente en tejido linfoide.
Los receptores CB1 se relacionan con la inhibición de la adenilato ciclasa y de los
canales de calcio controlados por voltaje a través de la proteína Gi, y también
generan la activación de canales de potasio sensibles a las proteínas G (GIRK), lo
que da lugar a hiperpolarización de membrana. De esta manera inhiben la
liberación de neurotransmisores por las terminaciones presinápticas. Sin embargo,
pueden aumentar la actividad de algunas vías neuronales mediante la inhibición de
las conexiones inhibidoras, como las interneuronas GABAérgicas del hipocampo
y la amígdala. Los receptores CB2 se distinguen de los CB1 debido a que su
mecanismo de acción no está relacionado con los canales de calcio controlados
por voltaje, los otros mecanismos son semejantes a los descriptos en los
receptores CB1.
295
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
El descubrimiento de los receptores de cannabinoides motivo la búsqueda de
moléculas endógenas que interacturan con los mismos. Finalmente se detecto una
molecula que recibió el nombre de araquidonil etanolamina o anandamida (AEA)
la cual se sintetiza a partir de la N–araquidonoil fosfatiletanolamina la cual, a su
vez, se produce a por la síntesis del ácido araquidónico, Figura 13.14. La AEA es
un neurotransmisor que imita los efectos de los canabinoides. Algunos años
después se identificó un segundo endocannabinoide, el 2-araquidonoilglicerol (2AG). Los endocannabinoides, son todos eicosanoides.
Figura 13.14
Las manifestaciones clínicas producidas por una intoxicación aguda por Cannabis
son muy variables entre personas y dependen de la dosis, del contenido de THC,
de la proporción THC/CBD, de la forma de administración, la variedad e incluso
de la planta en concreto ingresada al organismo, entre otros elementos.
El consumo de este tipo de sustancia puede generar euforia, tendencia a la risa
fácil, alteración del sentido del tiempo o la secuencia de los acontecimientos,
despersonalización, fuga de ideas, y alteraciones de la memoria, aumenta la
percepción de colores y de sonidos. A dosis más elevadas puede aparecer estado
296
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
de pánico y psicosis de tipo paranoide. A esta fase le sucede otra con tendencia
depresora con aumento del sueño y del apetito en ocasiones.
Dentro de los efectos físicos podemos mencionar tos seca, taquicardia, irritación
conjuntiva, y un ligero aumento de la presión arterial. Si la dosis es elevada se
produce el efecto contrario. También puede aparecer sequedad de boca, presión
ocular, desorientación e incapacidad para la concentración. Si el consumo es oral,
se puede producir intoxicación debida a la cantidad de sustancia utilizada.
13.4. Metilendioximetanfetamina
El 3,4-metilendioximetanfenatamina, MDMA o éxtasis es un análogo del grupo
anfetamina N-sustituido, Figura 13.15. Es una droga clasificada como
alucinógeno de la cual se abusa ampliamente y causa cambios marcados y
duraderos en los sistemas serotoninérgicos del cerebro.
Figura 13.15
El proceso de producción de MDMA varía según el método de síntesis siendo el
más sencillo el que parte directamente de la 3,4-metilenodioxifenil-2-propanona
(MDP2P), Figura 13.16. El compuesto precursor MDP2P puede sintetizarse a
partir de piperonal, isosafrol, o safrol. El safrol es un aceite incoloro o amarillo ,
es el precursor primario de la mayoría de las rutas de síntesis. Una de las formas
de conseguirlo es la isomerización del safrol en presencia de una base fuerte a
isosafrol, cuya posterior oxidación dará MDP2P. Una vez es sintetizada la
MDP2P, una aminación reductiva da lugar definitivamente al MDMA.
Figura 13.16
La MDMA actúa como un agente liberador de serotonina, noradrenalina y
dopamina ingresa en las neuronas a través de los transportadores de monoaminas,
297
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
Figura 13.17. Una vez dentro, la MDMA inhibe el transportador vesicular de
monoaminas, lo que da como resultado un aumento de las concentraciones de
serotonina, noradrenalina y dopamina en el citoplasma, e induce su liberación
invirtiendo sus respectivos transportadores a través de un proceso conocido como
fosforilación.
Figura 13.17
También actúa como un agonista débil de los receptores 5-HT1 y 5-HT2M Figura
13.18. Se ha planteado la hipótesis de que los efectos entactogénicos (el término
entactogeno se utiliza para referirse a agentes químicos que inducen la sensación
de empatía) inusuales de la MDMA son, al menos en parte, el resultado de la
secreción indirecta de oxitocina a través de la activación del sistema de
serotonina.
298
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
Figura 13.18
La MDMA se absorbe muy bien desde el tracto gastrointestinal y atraviesa
rápidamente la barrera hematoencefálica. Presenta numerosos metabolitos,
algunos de ellos carecen de actividad y otros poseen un perfil neurotóxico distinto
al del compuesto original. La MDMA se metaboliza en el hígado mediado por
CYP, y el CYP2D6 desempeña un papel importante en los seres humanos, Figura
13.19. Esta enzima produce una O-desmetilación, eliminando el grupo metilo
unido al grupo amino. Otras enzimas CYP que contribuyen al metabolismo de
MDMA son CYP2B6 y COMT. La MDMA se metaboliza a través de dos vías
metabólicas principales, puede sufrir O-desmetilenación seguida de metilación
catalizada por catecol-O-metiltransferasa (COMT) y / o conjugación glucurónido/
sulfato, para dar los compustos HHMA, HMMA y sus respectivos glucurónidos.
Por el contrario, también puede sufrir N-desalquilación y luego O-demetilación y
acción de la COMP para dar los compuestos MDA, HHA, HMA y sus respectivos
glucurónidos. Por desaminación y oxidación a los correspondientes derivados del
ácido benzoico conjugados con glicina. Su excreción se produce por vía renal.
Presenta una vida media de 6 a 10 hs, los primeros efectos aparecen entre los 20 y
60 minutos alcanzando su pico entre los 60 y 90 minutos y suelen durar de 3 a 5
hs.
299
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
Figura 13.19
Los principales efectos que se producen tras la ingesta de MDMA son el
incremento de la presión sanguínea y de la frecuencia cardíaca, náuseas,
escalofríos, sudoración, sequedad bucal, hipertermia (hasta 43° grados), temblor,
aumento de la tensión mandibular, bruxismo, hiperreflexia, aumento de la
micción, tensión y dolor muscular. Dentro de los efectos psicológicos podemos
mencionar disminución de pensamientos negativos, disminuye las inhibiciones,
incrementa la actividad psicomotora, facilita la comunicación, produce insomnio y
aumenta el estado de alerta. Los sonidos y los colores los han descripto como más
intensos, a su vez también se han presentado cuadros con depresión, irritabilidad,
ataques de pánico, alucinaciones visuales e ideas paranoides.
Algunas investigaciones sobre los efectos a largo plazo del consumo de MDMA
han observado que los consumidores de MDMA muestran una disminución en la
densidad del transportador de serotonina cerebral varias semanas después de
suprimido el consumo. Esta reducción se correlaciona con la duración del
consumo. Este sistema de transporte de serotonina se encuentra en el terminal de
la neurona serotonérgica y su disminución es indicativa de la pérdida o
destrucción del terminal. Además, en los individuos abstinentes de MDMA se ha
observado un incremento en la densidad de receptores 5-HT2A postsinápticos
debido probablemente a una marcada reducción del contenido de serotonina
cerebral inducido por esta droga.
Los efectos que resultan del consumo crónico incluyen el desarrollo del síndrome
de la articulación temporomandibular, erosión dental y dolor miofacial, si bien las
alucinaciones visuales y las ideas paranoides pueden formar parte de los efectos
agudos de la droga, algunas veces pueden persistir durante días o semanas junto
con cuadros de ansiedad, depresión, ataques de pánico y otras alteraciones del
comportamiento como impulsividad, agresividad y hostilidad.
300
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
13.5. Síndrome de abstinencia
El consumo de cualquiera de las sustancias que mencionamos en este capítulo y
de las que no fueron mencionadas puede llevar al desarrollo de dependencia,
derivada de un uso excesivo de la sustancia, lo cual provoca consecuencias
negativas significativas durante un largo período y a pesar de ello el consumo se
mantiene (también puede ocurrir en un consumo continuado pero episódico). En
gran parte este efecto negativo se debe a la inducción de tolerancia que suelen
provocar las sustancias de abuso sobre el organismo. La tolerancia es el proceso
por el cual una persona que consume una determinada sustancia siente la
necesidad de incrementar dicho consumo para poder conseguir el mismo efecto
que tenía al principio.
Cuando un individuo que lleva un tiempo consumiendo este tipo de sustancia
abandona repentinamente su administración puede presentar el denominado
síndrome de abstinencia, el cual es es un conjunto de síntomas físicos y
psicológicos que presenta la persona dependiente de una sustancia cuando cesa el
consumo de la misma de forma brusca o la cantidad consumida es insuficiente.
Suele aparecer a las pocas horas del último consumo. Sus características,
intensidad y duración dependen del tipo de sustancia administrada.
En el caso del alcohol los síntomas de abstinencia alcanzan su punto máximo en
24 a 72 horas, pero pueden continuar durante semanas. Estos incluyen
Sudoración, piel fría y húmeda midriasis, dolor de cabeza, insomnio, disminución
del apetito, náuseas y vómitos, palidez, aumento de la frecuencia cardíaca,
temblores y ansiedad. Algunos individuos pueden experimentar un cuadro más
grave denominado delirium tremens el cual puede presentarse con alucinaciones,
alucinaciones y confusión intensa.
En el caso del síndrome de abstinencia por cocaína a menudo no presenta
síntomas físicos visibles algunos de los síntomas que puede presentar el individuo
incluyen fatiga, ausencia de placer, ansiedad, irritabilidad, somnolencia y en
ocasiones agitación o paranoia. El deseo de consumir y la depresión pueden
permanecer por meses luego de suspender el consumo intenso por un período
prolongado. En algunas personas, los síntomas de la abstinencia también pueden
asociarse con ideas suicidas.
Por otro la en el caso del MDMA no existen evidencias hasta el momento de que
origine un problema importante de dependencia como sucede con otras drogas.
Cuando la droga se consume con demasiada frecuencia se produce una
disminución de los efectos placenteros y un incremento de los efectos
desagradables. Esta circunstancia hace que disminuya el incentivo a usar la droga.
Este mismo fenómeno se ha observado con los alucinógenos.
301
DROGAS DE ABUSO Y SISTEMA NERVIOSO
Finalmente en el caso del Cannabis algunos estudios arrojaron que algunos
usuarios crónicos al suspender el consumo pueden presentar insomnio, agitación,
pérdida del apetito e irritabilidad.
13.6. Bibliografía
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f
303
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
14. TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
Linda Weng
El ser humano está en constante intercambio con el medio que lo rodea. No pocas
veces, nos encontramos frente a agentes injuriantes que pueden provenir desde el
interior o del exterior. Frente a estos, el organismo puede defenderse de distintas
maneras pero cuando los mecanismos compensatorios se agotan, se ingresa en un
círculo vicioso que posiblemente determine la muerte.
14.1. Tóxicos endógenos
14.1.1 Amonio
Las vías metabólicas empleadas para eliminar el grupo nitrogenado proveniente
de los aminoácidos comprenden reacciones de transaminación, desaminación y la
formación de urea. En la Figura 14.1 se muestran estos procesos resaltados en
diferentes colores
Figura 14.1
Las transaminaciones se encargan de transferir el grupo amina de un aminoácido
hacia un cetoácido, que habitualmente es el alfa-cetoglutarato, para formar
304
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
glutamato, que es también un aminoácido. Luego, el glutamato pasa por el
proceso de desaminación y se obtiene alfa-cetoglutarato y amoníaco. Esta es la
mayor fuente de amoníaco (NH3) en el cuerpo. También se produce amoníaco por
la acción de la microbiota intestinal sobre el alimento nitrogenado (carnes rojas,
pescados, leche, huevo, lentejas, etc). El amoníaco entra a la circulación portal y
gran parte se elimina en el hígado para evitar daños en el sistema nervioso que
puede tener un desenlace fatal.
Una de las maneras para eliminar el amoníaco es mediante la formación de
glutamina. El amoníaco, por medio de la glutamina sintetasa, se une al glutamato.
Es una reacción irreversible a expensas de la hidrólisis de ATP a ADP + Pi, Figura
14.2. La glutamina sintetasa se encuentra en hígado, músculo, riñón y cerebro.
Figura 14.2
Luego, mediante la enzima glutaminasa, la glutamina se hidroliza para dar ácido
glutámico y amoníaco. La isoenzima 2, glutamina sintetasa 2, Se expresa en
prácticamente todos los tejidos del organismo. Contrariamente, la glutamina
sintetasa 2, si bien se expresa algo en los tejidos tiene máxima expresión en riñón
y jueva un rol preponderante en la regulación del pH y la excreción de amoníaco,
Figura 14.3.
Figura 14.3
A nivel renal juega un papel clave en la eliminación de amoníaco, ya que el
amoníaco generado por ser relativamente liposoluble atraviesa las membranas y
puede difundir hacia el ultrafiltrado renal, donde capta protones, especialmente en
estado de acidosis, formando amonio. Esta estructura al tener carga positiva, tiene
menos capacidad de atravesar membranas, quedando así atrapado en el
ultrafiltrado y es eliminado finalmente en la orina. El glutamato resultante, puede
retornar a la sangre y ser utilizado nuevamente para la formación de glutamina,
Figura 14.4.
305
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
Figura 14.4
Juega un rol menos importante en la eliminación de amoníaco la enzima
asparagina sintetasa, que en seres humanos utiliza glutamina como dador de grupo
amino y tiene un rol importante en cerebro, Figura 14.5. Luego asparagina puede
hidrolizarse a aspartato por la enzima asparaginasa que tiene expresión renal y
generar amoníaco para su excreción por orina
306
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
Figura 14.5
La asparagina puede ser luego degradada a aspartato por la enzima asparaginasa,
aunque su rol no sería tan importante como el de la glutaminasa, debido a que no
tiene una gran expresión a nivel renal
Gran parte del amoníaco se convertirá en urea en el hígado a través del ciclo de la
urea. El ciclo de la urea, Figura 14.1, es una vía metabólica que utiliza carbamil
fosfato y por unión con la ornitina forma citrulina en una reacción catalizada por
la enzima carbamil fosfato sintetasa, Figura 14.6. El carbamil fosfato utilizado en
la reacción anterior utiliza el amoníaco generado por la desaminación oxidativa
del glutamato y además utiliza dióxido de carbono y dos moléculas de ATP. La
ornitina se une luego a aspartato para formar argininosuccinato en una reacción
dependiente de ATP y catalizada por la enzima argininosuccinato sintetasa. El
arginino succinato se degrada para dar fumarato y arginina en una reacción
catalizada por la enzima arginino succinato liasa o arginino succinasa. Finalmente
la arginina se transforma en urea por la catálisis de la enzima arginasa, que
también general ornitina que puede reiniciar el ciclo.
307
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
Figura 14.6
Una persona adulta elimina diariamente entre 25 y 30 gramos de urea diarios por
orina, lo que representa el 90% del nitrógeno total excretado.
Figura 14.7
Existen alteraciones genéticas que causan deficiencias de ciertas enzimas claves
para la correcta función del ciclo de la urea. La deficiencia de la enizma
carbamilfosfato sintetasa produce una patología conocida como Hiperamoniemia
tipo I. El déficit de ornitin transcarbamilasa se asocia a la hiperamoniemia tipo II,
ligada al cromosoma X. La deficienica de la enzima argininosuccinato sintetasa
produce la patología conocida como citrulinemia y el deficit de la arginino
succinasa la Arginosuccinico aciduria. Por último el déficit de arginasa produce
dificiencia en la degradación de arginina, que se conoce como argininemia. El
déficit de ornitin transcarbamilasa es la más frecuente entre estas patologías. En
la Figura 14.6 se indican estas deficiencias con una cruz y en la Figura 14.7 se
308
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
indica el nombre de la patología asociada a cada déficit enzimático. Al bloquear la
síntesis de urea, se acumula amoníaco en el cuerpo. Si se trata de una deficiencia
total de cierta enzima, es incompatible con la vida. Si se trata de una deficiencia
parcial, puede causar retardo mental y otros trastornos. En caso de deficiencia de
arginasa, se producirá un cuadro de retardo mental progresivo.
El cuadro siguiente sintetiza las patologías descriptas
Enfermedad
Enzima defectuosa
Producto acumulado
Hiperamoniemia tipo I
Carbamilfosfato sintetasa I
Amoníaco,
alanina
Hiperamoniemia tipo II (ligada
al X)
Ornitina transcarbamilasa
Amoníaco, glutamina y ácido
orótico
Citrulinemia
Argininosuccinato sintetasa
Citrulina
Argininosuccínico aciduria
Argininosuccinasa
Argininosuccinato
Argininemia
Arginasa
Arginina
glutamina
y
La hiperamoniemia también puede ser consecuencia de una insuficiencia hepática
grave que puede terminar en encefalopatía.
A pH fisiológico, el amoníaco capta un protón y se convierte en ion amonio
(NH4+), la relación NH4+/NH3 es de 100/1. El amoníaco puede atravesar las
membranas celulares pero el ion amonio no. Los niveles normales de amoníaco
están alrededor de 0,18 mM; valores de 0,5 mM son patológicos y si llegan a 1
mM se asocia con convulsiones y coma.
La fisiopatología probablemente se deba a:
• acumulación de glutamina (sustancia osmótica que ingresa agua hacia el
interior de la célula) en astrocitos principalmente y produce edema
osmótico, aumento de PIC (presión intracraneal porque el SNC se localiza
en un lugar no distensible) e hipoxia cerebral
• inhibición de la lanzadera malato-aspartato por la síntesis exagerada de
glutamina que reduce los niveles de glutamato (al inhibir a la lanzadera,
aumenta el lactato y disminuye el pH en el tejido nervioso)
• activación de la glucólisis por la estimulación de la fosfofructoquinasa por
el amoníaco que aumenta el lactato
• inhibición del ciclo del ácido cítrico por la desviación de la transaminación
hacia la formación de glutamato, esto deprime la actividad de esta vía de
oxidación final
309
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
Figura 14.8
14.1.2 Bilirrubina
La bilirrubina es un compuesto que resulta del catabolismo del hemo. La
bilirruina se origina a partir del hemo por acción de la enzima hemo oxigenasa
forma biliverdina y por la biliverdin reductasa forma bilirrubina. Este proceso se
lleva a cabo preferentemente en células del sistema endotelial. La bilirrubina sale
a la sangre y se liga preferentemente a la albúmina que actúa como transportador.
Cuando llega al hígado, se separa de la albúmina y entra a la célula por difusión
facilitada, mediada por el transportador bilitranslocasa. Luego se unen a la
ligandina dentro de ella. Aquí, la bilirrubina es conjugada para convertirse en
molécula hidrosoluble. Este proceso ocurre en el REL y consiste en la adición de
ácido glucurónico. Para esto, se necesita glucuronil transferasa y ácido UDP
glucurónico. Así se forma mono o diglucurónido de bilirrubina y se excreta hacia
los conductillos mediante transporte activo (MRP-2), pasando a formar parte de la
bilis, Figura 14.9.
310
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
Figura 14.9
La bilirrubina originada en el sistema retículo endotelial se conoce como
bilirrubina indirecta, libre o no conjugada, que por su caracter hidrofóbico viaja en
sangre unido a proteínas. Contariamente, la bilirrubina unida a uno o dos ácidos
glucurónicos se la conoce como bilirrubina conjugada o bilirrubina directa y tiene
un mayor caracter hidrofílio que la bilirrubina libre. La suma de la bilirrubina
directa e indirecta se conoce como bilirrubina total.
En la Figura 14.10 se describe el mismo proceso haciendo hincapié en algunas
estructuras celulare y subelulares.
311
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
Figura 14.10
Por diversas causas, la bilirrubina directa o la bilirrubina indirecta puede aumentar
por encima de los niveles considerados normales. Se consideran valores normales
para la bilirrubina total, valores inferiores 1.2 mg/dl. Para la bilirrubina directa los
valores normales son menores a 0.3 mg/dl. Los valores de la bilirrubina indirecta
resultan de la diferencia entre estos dos valores, por lo que se consederaría normal
valores inferiores a 1 mg/dl.
Existen múltiples causas de la hiperbilirrubinemia que luego se manifestará como
ictericia. La ictericia es la coloración amarillenta de piel y mucosas causadas por
la elevación de bilirrubina en el cuerpo.
Para facilitar la comprensión, se los puede dividir en tres grupos: causas
prehepáticas, hepáticas y poshepáticas; y, a su vez, según el tipo de bilirrubina que
eleva: bilirrubina directa (BD) e indirecta (BI).
Dentro de las causas prehepáticas, están las anemias hemolíticas autoinmunes o,
en el recién nacido, por incompatibilidad sanguínea, hemólisis masiva por
distintas causas (metabólicas, infecciosas, traumáticas, etc.). Estas afecciones
elevan la bilirrubina indirecta porque al destruirse los glóbulos rojos, la
hemoglobina que previamente estaba adherida a ella también sufre degradación.
La globina se hidroliza a aminoácidos y el hemo entra en catabolismo en el SRE
(sistema retículo endotelial). De esta manera, aumenta la bilirrubina indirecta que
se halla unida a la albúmina.
Dentro de las causas hepáticas se las puede subdividir según el sitio de afección y
según el tipo de bilirrubina que se eleva. Si se eleva la BI, se sospecha que la
alteración está a nivel de la captación de bilirrubina (síndrome de Gilbert) o en su
conjugación (síndrome de Crigler-Najjar o ictericia fisiológica del recién nacido)
ya que son alteraciones que se dan previo, o en el momento de la conjugación de
312
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
la bilirrubina. Si se eleva la BD, quiere decir que el proceso de la conjugación ha
sido completado de manera exitosa. Entonces, puede ser debido a alguna
alteración en el transporte y la excreción (síndrome de Dubin-Johnson y síndrome
de Rotor), obstrucción de la vía biliar intrahepática (cirrosis biliar), afección del
hepatocito (hepatitis por causas varias como virus de las hepatitis A, B, C, D y E,
por parásitos, por tóxicos, etc.).
Dentro de las causas poshepáticas, que elevan la BD, se puede mencionar las
causas obstructivas que pueden ser por cálculos biliares extrahepáticos y por
cáncer de cabeza de páncreas. De este modo, la bilirrubina es conjugada y soluble.
Por lo tanto, se observará el cambio de color en la orina.
Es importante destacar que aquí solamente se mencionan algunas de las causas
más frecuentes de ictericia.
Síndromes hereditarios
El síndrome de Gilbert es una alteración autosómica recesiva. Se debe a la
deficiencia de la enzima glucuroniltransferasa y defectos a nivel de la captación
de bilirrubina, Figura 14.11. Generalmente, se detecta en jóvenes que presentan
ictericia leve frente a episodios de estrés, ejercicio excesivo, insomnio, cirugías,
etc.
El síndrome de Crigler-Najjar también es una alteración autosómica recesiva que
produce deficiencia de bilirrubina-uridinadifosfato glucuroniltransferasa que sirve
para catalizar la conjugación de la bilirrubina. Puede ser tipo I (deficiencia total) o
tipo II (deficiencia parcial). El tipo I se diagnostica poco después del nacimiento y
muchas veces termina en kernicterus (acumulación de la bilirrubina indirecta en el
cerebro) y muerte. El tipo II es compatible con la vida y su manifestación clínica
depende del grado de deficiencia.
El síndrome de Dubin-Johnson es una enfermedad autosómica recesiva y se trata
de mutaciones homocigotas en el gen ABCC2 que codifica el transportador de
membrana apical ATP dependiente, MRP2.
El síndrome de Rotor es una enfermedad autosómica recesiva. Se caracteriza por
defecto en la capacidad de almacenamiento hepático de la bilirrubina conjugada.
313
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
Figura 14.11. Ver Figura 14.12 por referencias
En la Figura 14.12 se indican las deficiencias en el procesamiento hepático de la
bilirrubina
Figura 14.12
La tabla siguiente resume los conceptos y tipos de ictericia
Lugar
afección
de
BD/BI
Mecanismo
Causas
Prehepática
↑BI
Sobreprodución
Anemia
hemolítica
autoinmune
o
incompatibilidad en el recién nacido
Deficiencia de glucosa 6-P deshidrogenasa
Infecciones
Traumatismo
Hepática
↑BI
↓Captación
Síndrome de Gilbert
↓Conjugación
Síndrome de Crigler-Najjar tipo I o II
Ictericia fisiológica del recién nacido
Alteración en el
transporte
y
almacenamiento
Síndrome de Dubin-Johnson
Síndrome de Rotor
Obstrucción de la
vía
biliar
intrahepática
Cirrosis biliar
↑BD
314
por
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
Injuria
en
hepatocito
Poshepática
↑BD
el
Obstrucción biliar
extrahepática
Hepatitis de causas varias
Cálculos biliares
Cáncer de cabeza de páncreas
Cuando por algún motivo, la bilirrubina indirecta o no conjugada se encuentra en
concentraciones elevadas puede ejercer efectos tóxicos en el organismo, en
especial, el cerebro. Da lugar al kernicterus por daño a las mitocondrias de los
astrocitos y neuronas e induce apoptosis. Esto se debe a que la fracción libre de
bilirrubina, que no está unida a la albúmina, se adhiere a la membrana celular de
la neurona e induce estrés oxidativo y falla energética. Estos cambios se ven
reflejados no solamente en la neurona, sino que también en el endotelio vascular
lo cual contribuye al daño sistémico hasta llegar a la muerte celular por activación
de citoquinas inflamatorias.
14.1.3 Sorbitol
El sistema nervioso depende mayoritariamente de la glucosa para ejercer sus
funciones y la incorpora mediante la expresión de proteínas GLUT 1 (barrera
hematoencefálica), GLUT 3 (neuronas, es el principal transportador) y GLUT 5
(en cerebro). Gracias a estos transportadores, la glucosa puede atravesar con
facilidad las membranas celulares.
Sin embargo, frente a enfermedades que causan hiperglucemia, el sistema
nervioso se ve perjudicado por la entrada masiva de glucosa a su interior.
En estados normoglucémicos, la aldosa reductasa tiene baja afinidad por la
glucosa. El KM de esta enzima por la glucosa tiene un valor aproximado a 70
mM. En condiciones de normoglucemia, la concentración sanguínea de glucosa es
aproximadamente 5 mM, por lo que el valor está muy por debajo del KM de la
enzima, por lo cual su actividad es despreciable. Pero en estados hiperglucémicos,
como en la diabetes mal controlada, esta enzima aumenta su actividad por la
glucosa y lo transforma en sorbitol. En este paso, utiliza un NADPH y queda
NADP+. Luego, este sorbitol, por medio de la sorbitol deshidrogenasa, se
convierte en fructosa y entra a la vía de la glucólisis. Esta vía se llama vía sorbitol
aldosa reductasa, Figura 14.13.
315
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
Figura 14.13. En rojo la vía sorbitol aldosa reductasa y su relación con la glucólisis
(recuadro verde claro)
El sorbitol, al ser un componente osmótico, atrae agua hacia el compartimiento
intracelular y causa edema celular. Sin embargo, no es el único mecanismo que
entra en juego para llevar a la muerte de la célula. Por la disminución de NADPH,
disminuye el glutatión reducido que es un antioxidante. Como se ve en la Figura
14.13, el NADPH es utilizado por la enzima glutation reductasasa para
transformar el glutatión oxidado (GSSG) en glutatión reducido (GSH), que es el
sustrato de la glutatión peroxidasa para poder eliminar el peróxido de hidrógeno
(H2O2). Al consumirse el NADPH en la reacción de formación de sorbitol, faltará
GSH y por ende se acumulará peróxido de hidrogeno y aumentará la producción
de radical oxhidrilo desencadendando un aumento del estrés oxidativo. Este, no
solo es una defensa ante las especies reactivas de oxígeno, sino que también sirve
para la síntesis de eicosanoides (prostaglandinas, tromboxanos, leucotrienos,
316
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
lipoxinas) y la desintoxicación de sustancias. A su vez, disminuye la formación de
metahemoglobina en los glóbulos rojos dado que el 95% de las metahemoglobina
reductasas es NADPH dependiente y gracias a esta enzima se logra mantener el
equilibrio entre hemoglobina-metahemoglobina. A diferencia de la hemoglobina
que posee el Fe2+ en estado ferroso, la metahemoglobina posee el Fe 3+ en estado
férrico. Esto hace que incremente su afinidad hacia el oxígeno y no lo libere hacia
los tejidos.
Además, en estados hiperglucémicos crónicos, hay disminución del mioinositol,
de diacilglicerol y sin este, la bomba de Na-K ATPasa no funciona. Por todos
estos motivos, la neurona termina con edema celular y probablemente, también
muerte de la célula.
14.2. Tóxicos exógenos
14.2.1 Organofosforados
Los organofosforados son un grupo de sustancias orgánicas derivadas del fósforo.
Tienen múltiples aplicaciones y utilidades. Han sido empleados como armas de
guerra química, aditivos del petróleo, disolventes, en las industrias de colorantes,
barnices, cuero artificial, aislantes eléctricos, impermeabilizantes, ablandadores de
plásticos, fungicidas, insecticidas, entre otros. Muchos casos de intoxicaciones
ocurren en el ámbito de la agricultura por su empleo como insecticida o por
intentos de suicidios. Produce en el cuerpo humano síntomas colinérgicos
característicos por su acción anticolinesterásico.
Su estructura química está compuesta por un átomo de fósforo que, puede estar
unido a cuatro átomos de oxígeno o, a tres de oxígeno y uno de azufre. Una de las
uniones con el oxígeno es débil y por lo tanto se puede separar y así liberar el
fósforo. Este último se asocia a la acetilcolinesterasa e inhibe tanto su acción
como su regeneración.
Las vías de absorción de los organofosforados son varias. Puede ser por
inhalación, ingestión o a través de la piel sana. Entre ellas, la vía más rápida para
producir el síndrome colinérgico es la inhalación. Una vez que se absorbe, gracias
a su liposolubilidad se distribuye ampliamente por todos los tejidos del
organismo. Se acumulan en tejidos grasos y son capaces de atravesar la barrera
hematoencefálica y placentaria. Se metaboliza principalmente en el hígado y se
transforma en compuestos hidrosolubles para facilitar su eliminación y excreción.
En cuanto al mecanismo de acción, los organofosforados fosforilan la enzima
acetilcolinesterasa. De esta manera, pierden su función enzimática y se produce
acumulación de acetilcolina que sobreestimula a los receptores muscarínicos y
nicotínicos del SNA, del SNC y del SNP. Actúa en la unión neuromuscular, en las
fibras preganglionares del sistema simpático y en las fibras pre y post
ganglionares del sistema parasimpático.
317
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
Los síntomas de la intoxicación aguda pueden aparecer en cuestión de minutos u
horas según vía de exposición, solubilidad del compuesto, cantidad de tóxico,
estabilidad del enlace organofosforo-AChE, “envejecimiento” o no de la enzima
fosforilada, susceptibilidad del individuo y sus antecedentes. En orden de rapidez
de la aparición de síntomas, el primero es la vía inhalatoria, luego la vía digestiva
y por último, vía dérmica.
Los síntomas que dan se pueden agrupar en tres grupos, ilustrado a continuación.
Efectos muscarínicos
Efectos nicotínicos
Efectos en el SNC
Visión borrosa
Miosis
Hiperemia conjuntival
Rinorrea
Broncorrea
Sialorrea
Bradicardia
Broncoespasmo
Cianosis
Diaforesis
Náuseas
Vómito
Cólico abdominal
Diarrea
Incontinencia de esfínteres
Vasoconstricción periférica
Calambres
Mialgias
Fasciculaciones
Debilidad
Parálisis flácida
Hiperglicemia
Cefalea
Ansiedad
Irritabilidad
Confusión
Alteración del estado de la
conciencia
Ataxia
Depresión respiratoria
Convulsiones
También puede darse un cuadro denominado síndrome Intermedio que aparece
luego de los síntomas agudos pero antes de la neuropatía retardada. Este síndrome
se caracteriza por la debilidad muscular, con compromiso del sistema respiratorio,
disminución o ausencia de reflejos miotendinosos y compromiso de pares
craneales (principalmente el sexto). Los agentes más asociados a la aparición de
este síndrome son: fention, dimetoato, monocrotofos y metamidofos.
La neuropatía retardada puede darse entre una a cuatro semanas post intoxicación
aguda. Produce una polineuropatía predominantemente motora, de tipo flácido,
con manifestaciones sensoriales, ataxia, hipotrofia muscular, hiporreflexia,
calambres, parestesias, dolor neuropático, e hipoestesia. La recuperación puede
ser total o parcial entre 6 a 12 meses con adecuada rehabilitación. La
fisiopatología de este cuadro se da por la inhibición de la esterasa neurotóxica
(NTE) y el incremento del Ca2+ intracelular por alteración de la enzima Cacalmodulina-quinasa II. Todo esto produce degeneración axonal. Los compuestos
más asociados a la neuropatía retardada son: leptofox, mipafox, clorpirifox,
triclorfón, fentión y diazinón.
318
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
El diagnóstico de intoxicación aguda se establece por la historia clínica y por la
sospecha de exposición al tóxico junto con un cuadro clínico compatible con el
síndrome colinérgico. También pueden haber casos de intoxicación crónica con
sintomatología más leve. En cualquiera de los casos, es recomendable solicitar la
actividad de colinesterasa plasmática y eritrocitaria. Si bien sus valores varían
bastante de una persona a otra, se toma como normal valores entre 3700 a 9700
UI/L para adultos (17 a 75 años); de 4660 a 9160 UI/L en niños (6 a 13 años);
3820 a 9100 UI/L en niñas (6 a 13 años).
Hay que tener en cuenta que el tiempo que transcurre desde la exposición hasta la
muerte puede variar desde 5 minutos a 1 día y la causa de muerte es por
insuficiencia respiratoria por laringoespasmo, broncoconstricción, aumento de la
secreción traqueobronquial y salival, alteración del control de los músculos
respiratorios y depresión respiratoria central. Puede haber compromiso
consecutivo del aparato cardiovascular con hipotensión e irregularidades en la
frecuencia cardíaca.
Dicho esto, es importante utilizar la ventilación pulmonar asistida para evitar
todos estos efectos.
14.2.2 Monóxido de carbono
El monóxido de carbono (CO) es un gas tóxico que se dispersa con facilidad por
ser menos denso que el aire. Es inodoro, incoloro y no irrita a las mucosas por lo
que pasa desapercibido fácilmente. Las fuentes de CO suelen ser calefacción,
gases de motor, humo de incendios, entre otros artefactos de gas defectuosos o
mal instalados.
Cuando se inhala CO, a través de las membranas alveolares se combina con la
hemoglobina y la citocromo c oxidasa. Lo cual afecta el transporte de oxígeno y
deteriora la función mitocondrial. Esto ocurre por la mayor afinidad de la
hemoglobina al CO que al oxígeno. Su vía principal de eliminación es la
respiración. Su vida media oscila entre 3 a 4 horas.
La fisiopatología de esta intoxicación se explica por la unión del CO a la
hemoglobina que desplaza la curva de disociación de la hemoglobina hacia la
izquierda, lo que además de impedir el transporte de oxígeno, impide la
transferencia de oxígeno hacia los tejidos.
De esta manera, no se produce la respiración celular y causa la producción de
especies reactivas de oxígeno (ERO) que lleva a la necrosis neuronal y apoptosis.
Además, provoca inflamación que daña principalmente al sistema nervioso y
cardíaco por su mayor afinidad por la mioglobina cardíaca que por la
hemoglobina. Esto se traduce como arritmias, dilatación ventricular e
insuficiencia cardíaca: empeora la oxigenación tisular, causa depresión
miocárdica e hipotensión.
319
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
Figura 14.14
La severidad de la intoxicación depende de factores como magnitud y tiempo de
exposición, la frecuencia y la profundidad de la respiración, el volumen minuto
cardíaco y la actividad metabólica. Es importante destacar que la gravedad de la
intoxicación tiene mejor correlación con su unión a hemoproteínas más que
hemoglobina.
La clínica de la intoxicación por CO se caracteriza por síntomas neurológicos
como cefalea constrictiva frontal con latido perceptible de la arteria temporal,
estado de somnolencia, mareos y movimientos torpes.
Como consecuencia de la hipoxia, se produce vasodilatación compensadora que,
junto con la mala perfusión, favorecen el pasaje de líquido al intersticio del tejido
nervioso provocando edema cerebral. Este cuadro se presenta como síndrome de
hipertensión endocraneana, caracterizado por náuseas y vómitos en chorro. Suele
acompañarse de diarreas.
Si se trata de un cuadro severo, puede llegar a dar desmielinización y signos de
necrosis focal (especialmente en el globus pallidus). Puede acompañarse de
convulsiones, depresión del estado de conciencia hasta coma profundo, junto con
hiperreflexia e hipertermia. También puede haber rabdomiólisis e insuficiencia
renal aguda sea por efecto de hipoxia o por efecto del CO sobre las células.
El cuadro puede desencadenar muerte por paro cardiorrespiratorio.
El diagnóstico se hace con historia clínica y examen físico compatible junto con
determinación de carboxihemoglobina (COHb). Son considerados valores
elevados >3% en paciente no fumadores y de 7 a 10% en pacientes fumadores.
Los síntomas como cefalea comienzan cuando superan el 10% y con niveles
superiores a 20% ya comprometen el cerebro y el corazón.
Sin embargo, hay que destacar que niveles normales o bajos de COHb no
descartan la posibilidad de intoxicación.
Hemoglobina
Es una molécula tetramérica: se trata de una asociación de 4 cadenas de
aminoácidos.
Las cuatros cadenas se unen y forman un conjunto compacto, con una cavidad a lo
largo del eje central de la molécula. Cada cadena forma un “nicho” donde se ubica
320
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
el hemo. Entre las cadenas diferentes, las uniones son mediante interacciones
hidrofóbicas y puentes de hidrógeno; mientras que para las cadenas iguales, se
establecen mediante puentes salinos.
Gracias a esta estructura, cada hemoglobina puede transportar a 4 moléculas de
O2.
Hb + 4 O2 ⇄ Hb(O Hb(O2)4
Esta reacción depende directamente de la presión parcial del O2. Si aumenta la
presión parcial, se forma más oxihemoglobina; de lo contrario, si disminuye la
presión parcial, se libera O2. De esta manera cada célula puede recibir O2 según su
necesidad.
Se dibuja la curva de disociación de la hemoglobina que demuestra la relación
entre la tensión de oxígeno y la proporción de oxihemoglobina formada. A bajas
presiones de oxígeno, la curva asciende poco, pero a medida que la PO 2 aumente,
la curva toma un ascenso de mucha pendiente hasta finalmente adoptar una curva
sigmoidea. En la mioglobina, ocurre algo distinto, a bajas presiones, la curva ya
asciende bruscamente.
La forma sigmoidea de la curva se explica porque cuando la hemoglobina está
desoxigenada, las cuatro cadenas están “tensas” (T), lo que dificulta la unión de la
molécula de O2. Además, cuando el O2 no está unido, el átomo de Fe2+ está unido
por su quinta posición de coordinación a la histidina F8 de las cadenas de globina
y por este motivo, está desplazado del plano del hemo. Ahora cuando la molécula
de O2 accede al sexto enlace coordinado, se tracciona el átomo de Fe 2+ y lo ubica
en el centro del anillo del hemo. Luego, como resultado de la tracción de la
histidina, ocurre un cambio conformacional polipeptídico que facilitará la
posterior adhesión del O2. Este fenómeno se denomina efecto cooperativo o
interacción hemo-hemo. A la hora de ceder una molécula de O 2, la hemoglobina
vuelve a su forma T, lo que favorece la expulsión de los otros oxígenos.
Figura 14.15
321
TÓXICOS ENDÓGENOS Y EXÓGENOS
Esta curva se ve influenciada por distintos factores del organismo como el pH, la
presión parcial de dióxido de carbono (PCO 2), presencia de compuestos orgánicos
con fósforo y la temperatura. Frente a una disminución de pH y aumento de PCO 2,
se produce el efecto Bohr que desvía la curva hacia la derecha porque favorece la
conformación T de la molécula y disminuye la afinidad de la hemoglobina hacia
el O2. Así, la liberación de O2 se realizará con mayor facilidad.
Por otro lado, en los glóbulos rojos, encontramos al 2,3-bifosfoglicerato que se
introduce la cavidad central de la molécula de Hb y establece enlaces con las
cadenas para adoptar la forma “tensa (T)” de la Hb. Es otro mecanismo para
facilitar la liberación de O2. De lo contrario, cuando la Hb se oxigena, los puentes
salinos se debilitan y la cavidad central se estrecha, lo que determina en el
desplazamiento del BFG (se retorna a la forma R).
Figura 14.16
Hay distintos tipos de hemoglobina según la conformación de dos de sus cuatro
cadenas.
En el adulto, se encuentran dos tipos de hemoglobina: 1) Hemoglobina A1
(formada por dos subunidades alfa y beta); 2) Hemoglobina A2 (formada por dos
cadenas alfa y dos delta). Como se ve, hay dos cadenas alfa que están en todas las
hemoglobinas y dos cadenas que varían.
En el recién nacido, está la hemoglobina fetal (dos cadenas alfa y dos gamma).
14.3. Bibliografía
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323
DIAGNÓSTICO POR IMÁGENES DEL SISTEMA NERVIOSO
15. DIAGNÓSTICO POR IMÁGENES DEL
SISTEMA NERVIOSO
Silvina Patricia Vaquero
15.1. Introducción
Una forma de estudiar el sistema nervioso central es mediante el análisis del
líquido cefalorraquídeo, como estudiamos en la cuarta clase de este curso. Esto es
muy útil ante la presencia de infecciones que puedan afectar al sistema nervioso
central, como la meningitis, por ejemplo. También brinda información metabólica
y química, que resulta fundamental para descartar o confirmar determinados
cuadros. Sin embargo, las imágenes permiten estudiarlo de otra manera, ya que,
gracias a ellas, se puede evaluar la forma, el tamaño, la ubicación de las
estructuras que conforman el sistema nervioso central, así como la presencia de
hemorragias o masas ocupantes, por citar solo algunos ejemplos.
15.2. Un poco de historia
En noviembre de 1895, un físico alemán, el doctor W. Röentgen, descubre los
rayos X mientras efectuaba experimentos con tubos de vacío y un generador
eléctrico. La primera radiografía que se conoce de este investigador es de la mano
de su esposa en la que, además, se puede observar un anillo que llevaba colocado
en su dedo anular. De esta manera se supo que los rayos X tienen la capacidad de
atravesar diferentes estructuras, dejando una imagen impresa en una placa
radiográfica que muestra diferentes densidades. Sus hallazgos le valieron recibir
un Premio Nobel de Física en el año 1901, en “Reconocimiento a los
extraordinarios servicios por el descubrimiento de los rayos X”, llamados así
porque se desconocía su exacta naturaleza. Un dato interesante de este doctor en
física es que su extremada humildad le permitió regalar su descubrimiento a la
humanidad sin patentarlo, facilitando el acceso de este método por imágenes a
toda la población mundial. Este hito dio comienzo a un largo recorrido de avances
tecnológicos que posibilitó el desarrollo de múltiples métodos de diagnóstico por
imágenes.
Otro momento importante en la historia de las imágenes sucedió con el
hundimiento del transatlántico Titanic, en los albores del siglo XX. La gran
cantidad de personas ahogadas hizo pensar en la necesidad de desarrollar algún
instrumento capaz de detectar objetos bajo el agua, sentando las bases de lo que
hoy conocemos como ecografía o ultrasonido.
Es a partir del desarrollo de la radiografía y la ecografía que se desarrollaron
múltiples métodos que, hoy, permiten estudiar la morfología de nuestro
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DIAGNÓSTICO POR IMÁGENES DEL SISTEMA NERVIOSO
organismo, con una calidad y capacidad casi asombrosa. Recorramos juntos
algunos de estos métodos por imágenes.
15.3. Métodos más usados en sistema nervioso central
15.3.1 Tomografía computada
Es un estudio no invasivo y rápido. Comparada con la resonancia magnética, tiene
mayor sensibilidad en mostrar imágenes óseas (fosa posterior, base del cráneo,
conducto raquídeo, huesos de la calota), pero no es muy útil para evaluar el
contenido, o sea, las estructuras que conforman el sistema nervioso.
Entonces, ¿dónde reside la importancia de este método comparado, por ejemplo,
con una radiografía simple, que también evalúa el hueso? En que brinda imágenes
muy útiles para detectar rápidamente la presencia de una hemorragia, secundaria a
un traumatismo o la rotura de un aneurisma.
Como no necesariamente requiere la utilización de medios de contraste, puede ser
favorable en pacientes con alergia a ellos o en quienes padecen insuficiencia renal.
No obstante, puede utilizarse algún contraste, buscando tumores o abscesos
encefálicos.
Las tomografías computadas más modernas pueden, incluso, reconstruir
tridimensionalmente las imágenes que obtiene de los cortes que realiza,
brindando, como es fácilmente deducible, una información mucho más completa y
fidedigna de cómo se encuentran las estructuras que son estudiadas del cuerpo del
paciente.
El tomógrafo, aparato que realiza las tomografías, es de gran tamaño, tiene forma
de anillo, con un túnel en el centro donde se encuentra una mesa deslizable, sitio
sobre el cual se coloca el paciente. Un tubo de rayos X y detectores electrónicos
rota alrededor del cuerpo, captando las imágenes, que serán procesadas por un
software, brindando información de extrema utilidad. Algunos tomógrafos
realizan cortes más finos, lo que se conoce como tomografía multicorte o
multislice. De esta manera, la información que se obtiene es más detallada que con
las tomografías convencionales.
Los beneficios de este método son múltiples, entre los que se cuentan la exactitud
de la información que ofrece, que no es un método invasivo, es indoloro, rápido, y
tiene la capacidad de brindar imágenes detalladas del organismo. Al ser un método
rápido, puede ser utilizado en la urgencia, por ejemplo, para detectar la rotura de
un aneurisma, posibilitando el tratamiento que puede ser vital para el paciente. La
exploración por tomografía de la cabeza se realiza en, aproximadamente, 10
minutos.
325
DIAGNÓSTICO POR IMÁGENES DEL SISTEMA NERVIOSO
En contraposición, los riesgos de la tomografía incluyen el empleo de radiación X
y que puede requerir inyección de medios de contraste endovenoso.
La principal limitación de esta técnica es que, comparada con la resonancia
magnética, las imágenes que devuelve de los tejidos blandos, especialmente del
cerebro, son menos precisas. Además, carece de sensibilidad para evaluar la
inflamación de las meninges.
Para su interpretación es importante conocer el concepto de densidad en
tomografía que, en términos generales, hace referencia a los diferentes tonos de
gris, que obedece a la absorción de la radiación por parte del tejido. Las unidades
de densidad en tomografía se denominan Unidades Hounsfield (UH), en honor al
inventor de este método diagnóstico.
La menor densidad se encuentra en la grasa y el aire que, por lo tanto, se
denominan hipodensos (se ven oscuros). En cambio, la sangre fresca, el hueso y
los metales son hiperdensos (se ven claros), ya que presentan mayor densidad que
los tejidos blandos, que se consideran isodensos, por tener la misma densidad que
el agua, la cual, arbitrariamente, ha sido tomada como la densidad cero. Entonces,
el aire tiene una densidad de, aproximadamente, -1000 UH y el hueso, +1000 UH.
Con estas unidades, la computadora puede reconstruir la imagen, formando una
matriz en la cual, cada pixel, está compuesto por un número de UH.
Si la tomografía va a requerir la inyección de un contraste, se debe incluir otro
término a analizar, que es la ganancia de densidades. Esto es cuánto gana en
densidad el tejido luego de recibir el contraste. Así, puede hablarse de que no hay
reforzamiento (si permanece igual) o que sí existe un reforzamiento (si se
modifica la densidad) y, a su vez, éste puede ser leve, moderado o intenso.
Representar cada UH con un color implica utilizar 2000 tonos de gris (de -1000 a
+1000), pero esto no es útil al ojo humano, que no puede distinguir esa gama de
colores. Es por esto que se utiliza el concepto de ventana, que consiste en agrupar
diferentes densidades, relativamente cercanas entre sí, en un mismo tono de gris.
Esto es realizado por el operador al momento de realizar la tomografía y se
denomina selección de ventana, lo que permite mostrar solo la parte de la
información que interesa para estudiar una determinada región anatómica. Por
ejemplo, si se selecciona una ventana de 200 UH (de -100 a +100 UH), todo lo
que tenga una densidad superior a +100 UH se verá con el mismo tono de blanco
y todo aquello cuya densidad sea inferior a -100 UH, con el mismo tono de negro.
Hablando de sistema nervioso, la ventana cerebral tiene una amplitud de +70 a
+100 UH, aproximadamente, lo que favorece a la hora de diferenciar las
estructuras cerebrales por el contraste que proporciona. La ventana ósea, que
también es útil para evaluar el sistema nervioso central, se localiza alrededor de
+300 a +1500 UH.
326
DIAGNÓSTICO POR IMÁGENES DEL SISTEMA NERVIOSO
15.3.2 Resonancia magnética
Comparada con la tomografía, brinda mejor resolución de las estructuras
nerviosas, con diferencia significativa en el estudio de nervios, lesiones del tronco
encefálico, de la fosa posterior y de la médula espinal. A este nivel, en la
tomografía suele haber artefactos que dificultan el correcto análisis de las
imágenes.
La resonancia magnética es el método de elección para evaluar lesiones espinales
que comprimen la médula (ej.: tumores, abscesos), detectar placas de
desmielinización, edema cerebral -incluso subclínico-, contusiones, hernia
transtentorial, siringomielia, entre otras entidades.
Algunas lesiones inflamatorias, neoplásicas o desmielinizantes pueden requerir el
refuerzo con contraste paramagnético endovenoso (generalmente se emplea
gadolinio).
Dependiendo del tejido a evaluar, la alteración sospechada y su localización, es
posible realizar diversas técnicas de resonancia. Así, por ejemplo, las imágenes
con perfusión permiten detectar sectores con hipoperfusión, aunque no puede
diferenciar un área con oligoemia benigna de aquella con hipoperfusión severa
secundaria a un infarto; las imágenes con difusión detectan, de forma rápida y
temprana, un accidente isquémico, y también sirven para diferenciar los tumores
de los abscesos. Las imágenes con tensor de difusión muestran los tractos de
sustancia blanca (lo que se conoce como tractografía), pudiendo evaluar su
indemnidad o afectación, sea esta por el envejecimiento o consecuente a ciertas
patologías. La doble inversión recuperación evalúa la desmielinización de la
sustancia gris, que se observa frecuentemente en la esclerosis múltiple. La
resonancia magnética funcional pone en evidencia la región cerebral que se activa
con una determinada actividad, ya sea cognitiva o motora, específica, para
conocer mejor el funcionamiento cerebral, aunque su utilización clínica es, aún,
indefinida. No obstante, para el estudio de la fisiología normal y para
investigación en medicina, es una técnica utilizada con relativa frecuencia.
Existen algunas contraindicaciones para su realización, que consisten en tener un
marcapasos o endoprótesis cardíaca, u objetos metálicos, como clips
ferromagnéticos para aneurismas, por ejemplo. Esto obedece a que esos elementos
pueden sobrecalentarse o ser desplazados de su sitio de colocación por el intenso
campo magnético que genera el resonador para funcionar.
Sin embargo, es un estudio seguro, indoloro, que emplea un campo magnético y
ondas de radio para obtener imágenes del sistema nervioso central. Se podría decir
que la principal diferencia con la tomografía es que la resonancia no utiliza
radiación, volviéndola un método menos nocivo.
327
DIAGNÓSTICO POR IMÁGENES DEL SISTEMA NERVIOSO
El resonador (aparato que realiza la resonancia magnética) tiene un gran imán en
forma de anillo y, en la parte central del mismo, se ubica una camilla donde se
coloca el paciente. El anillo se posiciona en función al sector del cuerpo que se
quiera analizar. El fundamento del método consiste en que las ondas de radio
interactúan con los átomos hidrógeno del organismo, gracias al magnetismo,
enviando una señal que es captada por la computadora, la cual, luego de
interpretar esas señales, crea imágenes, en escala de grises, de las estructuras
corporales. Algunos equipos pueden convertir estas imágenes, bidimensionales, en
tridimensionales, favoreciendo la interpretación.
La principal desventaja que tiene este estudio es el tiempo que demora, ya que una
resonancia de cerebro tarda entre 30 y 45 minutos, durante los cuales el paciente
debe permanecer quieto, dentro del anillo magnético. Esto hace que, en algunos
casos, sea necesario administrar alguna sedación que facilite la realización de las
imágenes, ya que el movimiento del paciente condiciona la obtención de imágenes
con artefactos que no posibilitan estudiar correctamente el sector a evaluar.
Así como se hablaba de densidades en la tomografía, acá se utiliza el término
intensidad, que hace referencia a la intensidad del campo magnético que se
emplea para obtener las imágenes por resonancia, y oscila entre 0,01 y 2 Tesla.
A simple vista, parece que las imágenes que arrojan los tomógrafos y los
resonadores son similares, sin embargo, esto no es así, ya que en la resonancia no
se representan densidades radiológicas, sino que la escala de grises depende, en
este caso, de la intensidad de la señal que recibe el resonador, proveniente de la
anatomía del paciente. Esta señal se origina en los núcleos de hidrógeno presentes
en el organismo, los cuales entrarán en resonancia y absorberán energía. Esta
energía será, luego, liberada y captada por una antena, que dará la imagen final.
Otra diferencia fundamental es que las imágenes pueden ser ponderadas,
dependiendo de la estructura en la que se quiera focalizar. Veamos esto a
continuación.
T1 es el tiempo que tardan los núcleos de los protones en relajarse en 67 % de su
equilibrio original, por lo que T1 varía dependiendo de la estructura molecular,
siendo más prolongado en los líquidos que en los sólidos, y más corto en los
tejidos grasos. Pero, ¿cómo se vincula esto con el análisis de una resonancia
magnética? Las estructuras que, en T1, brindan mayor señal (hiperintensas,
blancas) serán aquellas que presenten estructuras moleculares más complejas,
como la grasa. En cambio, aquellas más simples, como los líquidos, dan poca
señal y serán, en consecuencia, hipointensas (negras) en T1. Esto será así siempre
que existan núcleos de hidrógeno en el tejido a estudiar, capaces de enviar una
señal. Por ejemplo, la resonancia es poco útil para evaluar tejido óseo compacto,
ya que el contenido de hidrógeno es prácticamente despreciable. Esto significa
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DIAGNÓSTICO POR IMÁGENES DEL SISTEMA NERVIOSO
que, en T1, el hueso se verá hipointenso. Llevando toda esta teoría a la resonancia
del sistema nervioso, podemos concluir que en T1 se verá hiperintenso (blanco) la
sustancia blanca (por su contenido de mielina, que tiene estructura lipídica) y,
generalizando, la grasa. En cambio, se verá hipointenso (negro) el líquido
cefalorraquídeo y el hueso. La sustancia gris se ve de color gris, isointenso.
T2 habla del tiempo que requieren los núcleos de hidrógeno en relajarse al 37 %
de su estado de equilibrio original y, al igual que T1, varía con la estructura
molecular. T2 es más largo en los líquidos que en los sólidos. En este caso, la
mayor señal provendrá del agua y la menor, de la grasa, formando una imagen
que, podría decirse, es inversa a la de T1. Entonces, será hiperintenso el líquido
cefalorraquídeo, mientras que se verán hipointensos la grasa y el hueso.
La densidad protónica o spin density (SD) muestra una imagen que representa la
distribución del hidrógeno en las estructuras analizadas. Por lo tanto, la mayor
intensidad provendrá de las estructuras con mayor cantidad de hidrógeno, como el
agua y la grasa, las que, como es fácilmente deducible, serán hiperintensas. En
contraposición, las imágenes hipointensas corresponden a estructuras con poca
cantidad de hidrógeno, como los ligamentos, el hueso cortical o el aire.
Otra opción que nos brinda la resonancia es saturar las secuencias. Esto significa
anular la señal que proviene de la grasa o el agua, con el fin de poner en evidencia
algunas patologías específicas. Un ejemplo de secuencia saturada es la secuencia
FLAIR (fluid attenuated inversion recovery), que es una secuencia ponderada en
T2 que satura el agua libre. Es muy utilizada en los estudios de cerebro ya que
pone en evidencia, con exquisita claridad, la presencia de procesos edematosos.
En este caso, el parénquima cerebral es similar a T2, con la sustancia gris más
hiperintensa que la blanca, pero, a diferencia de aquella, el líquido cefalorraquídeo
se ve negro (en lugar de blanco), lo que obedece a la anulación del agua libre del
líquido cefalorraquídeo en esta secuencia. En el cerebro con edema, este se ve
hiperintenso, mientras que en el cerebro sin edema, la información brindada no
difiere en demasía a la que ofrece la secuencia T2.
Existen también secuencias que saturan la grasa, como la STIR (short time
inversion recovery), que es extremadamente sensible para detectar lesiones
infiltrativas de la médula ósea, aunque existen otras secuencias, dependiendo del
cuadro a valorar.
15.3.3 Otros métodos
Radiografía simple
No es un método diagnóstico que permita evaluar, per se, estructuras del SNC, sin
embargo, es muy útil a la hora de estudiar el continente en el que ellas se
encuentran. Así, puede realizarse una radiografía simple de cráneo buscando
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DIAGNÓSTICO POR IMÁGENES DEL SISTEMA NERVIOSO
fracturas de alguno de los huesos que lo constituyen, por ejemplo, tras un
accidente de tránsito.
Otra opción es la radiografía de columna, que generalmente se realiza de un
segmento, por ejemplo, columna cervical o lumbar. Brinda información sobre los
huesos, sobre la estructura ósea de las vértebras. Esto no tiene directa relación con
el SNC, pero, si pensamos en una fractura vertebral que comprometa el arco
anterior, por ejemplo, podemos pensar en una lesión a nivel medular, ya que,
como sabemos, la columna vertebral aloja a la médula espinal. Otra posible lesión
es un aplastamiento vertebral, secundario -quizás- a osteoporosis, que puede
comprometer los agujeros vertebrales y, de esta manera, afectar a los nervios que
de ellos emergen, provocando alteraciones a nivel del sistema nervioso.
En resumen, la radiografía no es un método comúnmente empleado en el estudio
de las estructuras que forman el SNC, pero sí es útil a la hora de evaluar los
huesos que las contienen, ya que, una lesión a este nivel puede comprometer la
indemnidad de las estructuras nerviosas contenidas por ellos.
Para su realización emplea radiación X. Recordemos que el espectro visible está
compuesto por la luz visible, rayos infrarrojos, ultravioleta, gamma, X, entre
otros. Esa radiación X es empleada por el aparato, que emite un rayo capaz de
atravesar el cuerpo. Parte de esa radiación es absorbida por el cuerpo, dando una
imagen radioopaca o blanquecina en la placa, y parte de la radiación pasa casi por
completo e impacta en la placa radiográfica, produciendo una imagen radiolúcida
o negra. Dependiendo de la cantidad de radiación que impacte sobre la placa,
podemos hablar de diferentes densidades: aire, grasa, agua, calcio y metal.
Ecodoppler
Otro método de diagnóstico por imágenes que no tiene directa vinculación con las
estructuras del SNC pero que es útil para evaluar lesiones que pueden producirse a
este nivel es el ecodoppler, particularmente el de los vasos del cuello. Nosotros
sabemos que la irrigación del encéfalo proviene de las arterias carótidas (que
recorren el cuello) y de la vertebrobasilar, encargada de la irrigación de la región
posterior, de difícil acceso para la ecografía; a diferencia de las arterias carótidas,
que sí son accesibles.
Este estudio es importante a la hora de evaluar un paciente con síntomas
compatibles con un accidente isquémico transitorio, por ejemplo, ya que, cuando
la luz de las carótidas disminuye como consecuencia de la existencia de una placa
de ateroma, puede disminuir el riego sanguíneo al encéfalo o puede producirse un
trombo que se desprende e impacta en una arteria de menor calibre. Como las
carótidas emiten sus ramas hacia las estructuras del SNC, puede producirse una
zona de isquemia secundaria a un trombo o a disminución del riego sanguíneo,
con consecuencias nocivas para el paciente. Estas consecuencias dependerán del
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DIAGNÓSTICO POR IMÁGENES DEL SISTEMA NERVIOSO
tamaño de la afectación y la sintomatología será dada por la localización, ya que,
como sabemos, cada sector del cerebro y del cerebelo tienen a su cargo funciones
específicas.
Este estudio no tiene contraindicaciones, ya que no emite radiaciones, no utiliza
contraste y puede realizarse en cualquier paciente.
La ecografía doppler evalúa el flujo sanguíneo que transcurre por un vaso,
basándose en el efecto doppler, que podría definirse como la modificación de la
frecuencia de una onda por el movimiento relativo entre el emisor y el receptor.
Entonces, el ecodoppler estudia el movimiento de los glóbulos rojos que están
circulando por el torrente sanguíneo y, de esta manera, se puede calcular el
tamaño de un vaso, si hay buen riego sanguíneo, cuál es la velocidad de
circulación de la sangre, entre otros parámetros.
Ecoencefalografía
Consiste en la realización de una ecografía del encéfalo para detectar hemorragia
o hidrocefalia. Se realiza en menores de 2 años, ya que en los mayores de esta
edad se prefiere la realización de una tomografía computada.
Angiografía
Este método se basa en la toma de imágenes radiográficas tras la inyección de un
contraste radioopaco a través de un catéter intraarterial. De esta manera, permite
observar las estructuras venosas y arteriales del encéfalo.
Este estudio complementa a la tomografía y a la resonancia, al mostrar la
vascularización y las posibles lesiones que puedan existir a este nivel, como
estenosis, oclusiones, aneurismas, por citar solamente algunas.
Si bien es un estudio muy útil, su empleo ha disminuido por la aparición de la
angiorresonancia y la angiotomografía. Su realización puede ser útil previo a una
intervención angiográfica, como puede ser la angioplastía, la obliteración de un
aneurisma o la trombolisis intraarterial.
Angiorresonancia
También conocida como angiografía por resonancia magnética. Permite evaluar
los vasos sanguíneos, al igual que la angiografía, pero, en este caso, utiliza la
resonancia magnética, que emplea un campo magnético, ondas de radiofrecuencia
y una computadora. No utiliza radiación, pero puede requerir la inyección de un
material de contraste, generalmente gadolinio, que es mucho menos alergénico
que el iodo, empleado en la tomografía.
El campo magnético que se genera para poder realizar este estudio no es dañino,
pero sí puede ocasionar que determinados aparatos, como un marcapasos,
funcionen mal.
331
DIAGNÓSTICO POR IMÁGENES DEL SISTEMA NERVIOSO
Permite diagnosticar diversas anormalidades, como aneurismas,
ateroscleróticas, malformaciones arteriovenosas, entre otras indicaciones.
placas
Angiotomografía
También conocida como angiografía por tomografía computada. Requiere la
utilización de un contraste endovenoso, yodo, para visualizar los vasos sanguíneos
y sus condiciones asociadas, tales como la presencia de un aneurisma o estenosis,
por ejemplo.
Utiliza radiación X, ya que se trata de una tomografía, pero que estudia,
particularmente, la vasculatura.
Su realización está indicada ante la presencia de aneurismas, bloqueos
circulatorios, anormalidades congénitas de los vasos, lesiones, tumores, rotura o
desgarros vasculares.
Mielografía
Consiste en la toma de imágenes radiográficas luego de la inyección de un medio
de contraste radioopaco en el espacio subaracnoido, a través de una punción
lumbar.
Este estudio ha sido reemplazado por la resonancia magnética en la evaluación de
patologías intramedulares, sin embargo, continúa utilizándose cuando no se cuenta
con un resonador.
Como debe realizarse una punción lumbar para la inyección del contraste, tiene
las mismas complicaciones y contraindicaciones que se estudiaron en la clase de
líquido cefalorraquídeo, recordando la contraindicación absoluta ante un paciente
con signos de hipertensión endocraneana.
Electroencefalografía
Es un estudio de la función bioeléctrica del sistema nervioso, que requiere la
colocación de electrodos sobre el cuero cabelludo encargados de sensar cambios
eléctricos asociados con ciertas patologías, como trastornos convulsivos,
encefalopatías metabólicas, encefalopatías estructurales. También brinda
información útil ante pacientes con trastornos del sueño, ya que estos pueden
obedecer a alteraciones en la función eléctrica del encéfalo.
Existen patrones de ondas eléctricas normales y anormales y, dependiendo de
ellas, puede realizarse algún diagnóstico -o no-, ya que algunas de las ondas
anormales pueden ser muy inespecíficas. A pesar de esto, es un estudio
particularmente útil ante un cuadro de alteración de la consciencia episódica de
etiología desconocida.
Está indicada su realización ante todo fenómeno paroxístico que obedezca (o se
sospeche que obedece) a una causa cerebral, especialmente en la fase sintomática.
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DIAGNÓSTICO POR IMÁGENES DEL SISTEMA NERVIOSO
Tomografía por emisión de positrones (pet-ct)
Es un medio diagnóstico por imágenes que emplea pequeñas cantidades de
radiosondas, que son materiales radioactivos, una cámara especial y una
computadora que integre la información recibida por el aparato. A diferencia de la
tomografía (que evalúa la radiación que se transmite a través del cuerpo), la
tomografía PET capta la radiación emitida desde el interior del organismo, gracias
a la radiosonda que se emplea.
Permite detectar manifestaciones tempranas de enfermedad, incluso antes que
otros métodos diagnósticos complementarios, así como realizar el seguimiento de
un tratamiento.
Es un tipo de medicina nuclear, entendiéndose esta como aquella que emplea
material radioactivo. Está indicado en el diagnóstico, evaluación y tratamiento de
varias enfermedades, tales como cáncer, enfermedades cardíacas, trastornos
neurológicos. El fundamento de su funcionamiento es la identificación de la
actividad molecular.
Las radiosondas son moléculas marcadas (unidas) a un material radioactivo, que
se acumulan en regiones con elevada actividad metabólica, como es el caso de los
tumores, por ejemplo. La radiosonda más comúnmente utilizada es la
fluorodesoxiglucosa (FDG), una molécula similar a la glucosa.
Tras la inyección, se emplea una cámara que capta las emisiones de rayos gamma
provenientes de la radiosonda. Con la ayuda de la computadora se generarán las
imágenes con información molecular.
Específicamente dentro del SNC permite estudiar anomalías del cerebro, tales
como tumores, problemas severos de memoria, epilepsia y convulsiones, entre
otros.
Espectroscopía por resonancia magnética
Este estudio tiene la particularidad de medir cambios bioquímicos en un área
determinada del encéfalo.
Se usa principalmente para elucidar estructuras moleculares, pero también puede
utilizarse con fines cuantitativos y en estudios termodinámicos y cinéticos. Se
basa en que, algunos núcleos atómicos -al ser sometidos a un campo magnético
generado por el resonador magnético- pueden absorber radiación
electromagnética, en una frecuencia exacta para cada núcleo. Sabiendo cuál es esa
frecuencia, se puede determinar la presencia de esta molécula en un sitio
particular del organismo.
Tras comparar estas imágenes en un paciente con patología encefálica con una
imagen de referencia de normalidad se puede realizar, por ejemplo, el diagnóstico
de un tumor. A pesar de brindar información útil, es un método poco empleado en
la clínica, ya que existen otros más estandarizados.
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DIAGNÓSTICO POR IMÁGENES DEL SISTEMA NERVIOSO
Perfusión por resonancia magnética
Tras la inyección endovenosa de una sustancia de contraste, se obtienen imágenes
que muestran el paso de la sangre por los diferentes sectores del encéfalo. Los
tumores, a menudo, tienen un mayor suministro de sangre, gracias a la
angiogénesis, por lo que ayuda a diagnosticarlos y, además, muestra imágenes que
favorece la localización del sitio para la realización de una toma de biopsia.
Resonancia magnética funcional
Este estudio permite identificar pequeñas modificaciones en el flujo sanguíneo en
un área determinada del encéfalo. Es útil para conocer qué parte del encéfalo está
al mando de una determinada función, como el habla o el movimiento, por
ejemplo.
Se denomina funcional porque, durante la realización de la resonancia magnética,
el paciente realiza tareas específicas, como contar, tocar un instrumento, mover
los dedos, etc., a pedido del técnico, dependiendo del área que se esté evaluando.
SPECT
Valora, mediante una imagen tomográfica, la perfusión del SNC. Detecta cambios
fisiológicos antes de que sucedan cambios morfológicos, de allí la importancia de
este método de diagnóstico por imágenes de medicina nuclear. Requiere el empleo
de radiofármacos trazadores, que atraviesan la barrera hematoencefálica, para
penetrar en el interior de las neuronas mostrando su estado funcional.
Es un estudio de mucha utilidad en demencias, como la enfermedad de Alzheimer;
en accidentes cerebrovasculares, diagnóstico de muerte cerebral, tumores, entre
otros cuadros.
Medición de potenciales evocados
Es sabido que diversos estímulos -visuales, auditivos, táctiles-, activan áreas
específicas de la corteza cerebral, desencadenando actividad eléctrica cortical
focal. Estos potenciales, que son relativamente pequeños, pueden pasar
desapercibidos en el electroencefalograma, sin embargo, el procesamiento
computarizado que se realiza permite eliminar el ruido, dejando en evidencia la
forma de la onda, su latencia, duración y amplitud, que indicarán si la vía nerviosa
evaluada está indemne o tiene alguna lesión.
Algunos cuadros en los cuales es particularmente útil su realización incluyen
trastornos estructurales que afectan a múltiples niveles del neuroeje, dudas sobre
la integridad del tronco encefálico, daño no sospechado del nervio óptico
secundario a una esclerosis múltiple, pronóstico de la evolución de los pacientes
en coma, por citar solo algunos.
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DIAGNÓSTICO POR IMÁGENES DEL SISTEMA NERVIOSO
15.4. Estudios para evaluar el sistema nervioso periférico
15.4.1 Electromiograma o electromiografía
Este estudio, que consiste en el registro de la actividad eléctrica del músculo
mientras se contrae y en reposo, tras la inserción de una aguja en él, se realiza
cuando es difícil, desde la clínica, identificar si una debilidad muscular obedece a
un trastorno nervioso, muscular o de la unión neuromuscular.
15.4.2 Estudio de la conducción nerviosa
Consiste en la estimulación de un nervio periférico con choques eléctricos en
varios puntos en su trayecto hasta el músculo y se registra el tiempo hasta que se
inicia la contracción. Este tiempo determina la velocidad de conducción nerviosa.
Este método diagnóstico permite evaluar grandes nervios mielinizados, no así
aquellos finamente mielinizados ni los amielínicos.
15.4.3 Biopsia del nervio
Ayuda a distinguir las polineuropatías axónicas de aquellas desmielinizantes,
cuando otros exámenes -no invasivos- no muestran información concluyente. Es
un método invasivo, por lo que está reservado para casos puntualizados.
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Maela Lupo