S01E10.3 Neurofisiología 09.04.13 Sistema límbico e hipotálamo y comportamiento. SNV. Parte 3.
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Fisiología. Medicina Humana 2012
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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
(Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE MEDICINA HUMANA
FISIOLOGÍA HUMANA
Capítulo 1: Neurofisiología
Clase Nº 10.3
Tema: Sistema límbico e hipotálamo y
comportamiento. Estados de actividad
cerebral. Sistema Nervioso vegetativo
Parte 3
Profesor:
Dr. Hugo Cebreros Conde
Esto es en cuanto a la actividad parasimpática y simpática
coordinada. Recuerden ustedes que el nódulo sinusal, que es el
marcapaso cardiaco, tiene conexiones simpáticas como también
parasimpáticas dependiendo cuál de los dos está estimulado yo
puedo incrementar la tasa cardiaca (frecuencia). Se han hecho
experimentos en animales, por ejemplo, justamente enviando
gotas de estas sustancias.
Y del músculo liso por ejemplo vemos que el potencial de
acción del músculo liso es mucho más prolongado, no es como
espiga, como el que se ve en el potencial de placa motora, y
recuerden que una motoneurona alfa puede tener varias fibras
musculares, pero una fibra muscular ¿puede tener varias
motoneuronas inervándola? No, lo que sí sucede en el músculo liso,
este puede tener varias fibras nerviosas para cada fibra muscular.
No se olviden que la musculatura lisa está gobernada por el sistema
nervioso autónomo, no lo olviden. Ahora ¿diferencias con el
músculo estriado? Recuerden que el calcio procedía del retículo
sarcoplásmico pero en el músculo liso procede del medio
extracelular. Después, su grado de organización es totalmente
diferente a lo que se da en el músculo estriado. Y ya vemos dónde
está mayormente el músculo liso.
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En cuanto al sistema nervioso entérico, vamos a ver dos
tipos de plexos, uno que está en la submucosa que es el plexo
submucoso de Meissner y otro que está entre la circular interna y
longitudinal externa que viene a ser el plexo mientérico de
Auerbach. Mientras el plexo submucoso de Meissner tiene
barorreceptores como también mecanorreceptores que tiene que
ver con la secreción glandular dentro de la luz intestinal y el plexo
mientérico de Auerbach tiene que ver con el movimiento
peristáltico. Y en una forma muy coordinada para que las fibras
musculares lisas se contraigan y se relajen en el momento oportuno
y las fibras longitudinales externas se contraigan y se relajen en el
momento oportuno y generar la proyección no solamente del bolo
alimenticio sino también del bolo intestinal. Bueno, esto ya lo van a
estudiar con mayor detalle en fisiología del sistema digestivo.
Seguimos con el músculo liso, no contiene troponina, no
tiene la misma organización estriada y por microscopía electrónica
lo que se ha visto es que tiene filamentos de actina unidos por
cuerpos densos. Los cuerpos densos es el equivalente a los discos Z,
¿recuerdan los discos Z? son los puntos de anclaje de los filamentos
delgados de actina, el calcio procede del extracelular, contiene
calmodulina, que podríamos decir que es un receptor de calcio y
hay una serie de sistemas enzimáticos.
Ahí está el músculo liso, ahí están los cuerpos densos que
son los puntos de anclaje, podríamos decir, de los filamentos de
actina. Pero la organización es totalmente diferente por eso es que
la contracción también es totalmente diferente. Ahí van las
diferencias entre el músculo liso y el esquelético: Los puentes
cruzados son rapidísimos en el músculo esquelético, en el liso, en
cambio, es lento; en cuanto a la energía para mantener la
contracción del músculo, en el liso es como uno, el músculo liso es
muy ahorrador, emplea una tricentésima parte de unidad, esto es
lo que emplea para mantener la contracción del músculo, o sea es
más eficiente; la contracción es rapidísima en el músculo
esquelético en relación con el músculo liso que es treinta veces más
largo; la fuerza de contracción es mucho mayor en el músculo liso y
eso lo van a ver cuando ustedes estén en cirugía y lleguen a un
momento en el cual esté en pleno proceso peristáltico, el intestino
delgado y grueso y si mantienes dos dedos justo en la luz puede
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presionar y es una presión bastante fuerte; porcentaje de
acortamiento de las fibras, la tercera parte en el músculo
esquelético y hasta dos terceras partes en el músculo liso, o sea el
acortamiento es mucho mayor en el músculo liso. Y aquí vemos,
estos son registros eléctricos de las contracciones musculares, es un
proceso continuo debido a la liberación de esos neurotransmisores
vinculados al sistema nervioso autónomo pero cuando tenemos una
onda peristáltica se dan estos espasmos que también lo van a ver
en sus prácticas de la cirugía digestiva.
Y aquí vamos a ver cómo confluye tanto la parte de la
micción como también la parte del control de la presión arterial.
Como ejemplo pongo que están estos sistemas integrados.
Entonces las paredes de la vejiga están recubiertas por el músculo
detrusor y también llegan husos neuromusculares, cuyas fibras
¿qué tipo de fibras son? ¿1A, 1B, 2A, 2B? 1A, llegan a los segmentos
neurales correspondiente y se propagan. Son los que justamente
cuando se estira el músculo detrusor esos husos se van a estirar y
van a enviar señales del grado de estiramiento a esos segmentos
medulares. Y el trígono, no hay que olvidar que el trígono viene a
ser la confluencia de los dos uréteres y la uretra. Es muy importante
porque las lesiones en esta zona son de muy muy difícil
tratamiento. Yo he visto pacientes, por ejemplo, que tienen más de
diez años con una trigonitis, muy difícil el tratamiento de esta
estructura.
Bueno, tiene su inervación autonómica, ya sabemos que la
parasimpática tiene que ver con la contracción del detrusor, viene
de los segmentos sacros y la simpática tiene que ver a través de
receptores de tipo inhibidores y excitadores del trígono para el
llenado con relajación del detrusor y contracción del trígono. Y la
micción viene a ser la activación en forma coordinada de la
estimulación parasimpática que me incite a miccionar, la depresión
de inhibición simpática, justamente para que no se produzca la
relajación sino facilitar la contracción del músculo detrusor, y la
inhibición de la constricción voluntario del esfínter externo. Esto
también es importante porque podemos estar con la vejiga
recontra llena, tener una sensación de miccionar terrible pero hay
un esfínter adicional que es el esfínter externo que es el voluntario
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Y allí están, estos son los segmentos T11 hasta el L2 en el
cuál la columna intermedio lateral están las neuronas de qué tipo
¿simpáticas o parasimpáticas? Simpáticas. Está el ganglio
mesentérico inferior, que es un ganglio prevertebral, sus neuronas
posganglionares simpáticas a través del nervio hipogástrico ¿qué es
lo que va a dar? A través de receptores inhibidores para que se
relaje la vejiga, pero a través de receptores excitadores para que se
contraiga el músculo uretral interno, al contraerse permite que la
vejiga se llene de más líquido.
Y a través de los núcleos parasimpáticos sacrales, el
segmento medular S2 y S4, tenemos a través del nervio esplácnico
pélvico, la inervación parasimpática. Vemos ahí excitación, los
receptores excitadores para que se contraiga el músculo detrusor y
a través del asta anterior, ahí tenemos segmentos medulares
sacros, a través del nervio pudendo, que controla el esfínter uretral
externo, lo va a relajar.
Entonces vemos que tiene que haber una coordinación
simultánea para que se pueda producir la micción, la cual es
excitación y estimulación parasimpática e inhibición simpática y la
inhibición de la constricción voluntaria.
Y en cuanto a la presión, igual. La presión cuando está
incrementada, esto va a estirar los mecanorreceptores del seno
carotídeo, se van a producir una serie de señales a través de los
diferentes barorreceptores y a través del núcleo solitario, que son
interneuronas, y a través del núcleo motor vagal va a hacer sinapsis
con neuronas inhibitorias que va a dar lugar a la disminución de la
tasa cardiaca, disminución de la presión arterial y de la potencia
cardiaca.
Y a través del tracto retículo espinal, que es una vía medial,
podemos tener una respuesta a nivel de los vasos sanguíneos o
arteriolas, como vasodilatación y por lo tanto estos dos factores
provocan disminución de la presión arterial, controlan la presión
arterial.
En este momento, los degrabadores nos fuimos a la
cebichería del Mero Loco, estuvo bien serio, se la recomendamos.
Cuando llegamos, el Dr. Cebreros estaba diciendo esto:
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Cuando vemos un tipo de actividad específica, la intensidad
no solamente del flujo sanguíneo sino consumo de oxígeno como
también de glucosa aumenta en esa determinada zona. Ahora,
podrán haber otras zonas que no presenten un color o una
intensidad de terminada pero eso no indica que también esa zona
que se supone que no está activa sí lo está porque hemos
mencionado que así como uno de los principios del sistema
cuántico es que todo el sistema realmente se activa, igual toda la
corteza cerebral se activa ante el más pequeño estímulo.
Entonces el cerebro representa el dos por ciento del peso
corporal. Saquen su cuenta, dos por ciento en una persona de
aproximadamente setenta kilogramos. Un dato importante para
que ustedes puedan determinar inclusive cuánto le tengo que dar
de glucosa, por ejemplo cuando ustedes necesitan calcular cuánto
de glucosa consume un paciente que está en estado comatoso, así
que tienen que tener bastante cuidado en fijar ciertos
conocimientos. Ese dos por ciento del peso corporal que representa
el peso del cerebro consume quince por ciento del gasto cardiaco.
Vean ustedes, siendo el dos por ciento del peso corporal consume
el quince por ciento del gasto cardiaco, veinte por ciento de
oxígeno y veinticinco por ciento de la glucosa que se ingiere.
¿Cómo se distribuye ese consumo? Mejor dicho la energía
que se genera en las neuronas: Cuarenta por ciento para la
actividad celular, o sea para su automantenimiento y el sesenta por
ciento para mantener su funcionamiento neuronal que estaría
representado por lo ya mencionado que es la propagación,
integración, génesis y degradación del impulso nervioso.
La llegada de nutrientes mediante el flujo sanguíneo
cerebral es de 55ml de sangre por cada cien gramos de tejido
nervioso por minuto. Y no hay reservas, así como en otros tejidos.
Reservas sobre todo desde el punto de vista del metabolismo, en
este caso glucógeno que podría ser reserva, no es como el hígado o
el músculo u otros tejidos inclusive el riñón que sí puede tener
reservas por lo tanto son resistentes a la ausencia de flujo
sanguíneo.
Entonces observen ustedes que por cada cien gramos de
tejido nervioso exclusivamente el flujo sanguíneo es de 55ml por
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cada minuto, si nosotros consideramos 1400 gramos de todo el
sistema nervioso, el cerebro especialmente, aproximadamente
tenemos 798ml de sangre por cada minuto, o sea tres cuartos o
más de litro por cada minuto. Ahora esto multiplíquelo por una
hora y multiplíquelo por 24 horas de un día, ¿qué cantidad de
sangre puede pasar a través del cerebro en un día?
Consumo de oxígeno: 3.5ml de oxígeno por cada cien
gramos de tejido nervioso en cada minuto. En todo el cerebro más
o menos es 50 ml de oxígeno por cada minuto, ya ustedes tienen
que ver esto por hora y por veinticuatro horas y calcular cuánto
consumo el cerebro de oxígeno sobre todo en el paciente
comatoso. Es decir siempre y cuando no tenga problemas
metabólicos porque si por ejemplo tiene fiebre, tiene que aumentar
el consumo de oxígeno y eso considerando solamente el cerebro sin
considerar el resto del cuerpo. ¿Cuánto representa ese consumo de
oxígeno? Habíamos mencionado que era el veinte por ciento del
oxígeno, o sea la quinta parte del consumo de oxígeno se lo lleva el
cerebro.
Entonces cuando ustedes tengan a ese paciente comatoso
tiene que hacer los cálculos respectivos para que no tenga déficit de
oxígeno. También el oxígeno, recuerden que tampoco puede entrar
puro a nuestro cuerpo. Recuerden que el oxígeno que generamos
permanentemente tiene radicales libres, entonces siempre el
oxígeno tiene que entrar en una proporción del veintiuno por
ciento del aire. Por ejemplo del volumen del aire que tenemos en
este momento, el veintiuno por ciento es oxígeno, entonces el
oxígeno que se pueda poner a través de una mascarilla, hay que ver
los porcentajes de oxígeno que puede llegar al cuerpo a través de
esa mascarilla pues tenemos que considerar no solamente lo que
consume el cerebro en un minuto sino también todo el cuerpo en
24 horas.
Glucosa: 5.5 mg por cada minuto, en todo el cerebro 77 mg
por minuto. A ver saquen su cuenta cuánto sería por hora, cuánto
sería por 24 horas. Aproximadamente son 110 mil mg, es decir 110
gramos. Ahora consideren en una botella de dextrosa al 5% ¿cuánto
le estás dando de dextrosa? Sería 5 gramos por cada 100 ml, en un
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litro 50 gramos, necesitarías entonces dos botellas y eso para el
cerebro nada más ¿y el resto del cuerpo?
Es diferente, es por eso que el soporte que se debe dar a un
paciente en estado comatoso debe ser adecuado y debe ser
balanceado siempre por eso es que siempre hay que tener un
balance no solamente hídrico sino también energético al pie de la
cama del paciente. Definitivamente el cerebro no va a sufrir porque
de todas maneras va a tener que sacar glucosa de otras vías.
Ustedes conocen la vía gluconeogénica en la cual se genera glucosa
a través de lípidos, grasas, etc., pero eso ¿qué genera? Cuerpos
cetónicos.
Y el exceso de los cuerpos cetónicos ¿qué trae como
consecuencia para el pH? Una acidez y esa acidez puede traer como
consecuencia arritmia cardiaca y la arritmia cardiaca puede originar
coágulos sanguíneos, esos coágulos sanguíneos pueden irse al
cerebro y generan allí un infarto. Todo eso tiene que ver. Por eso
no se puede ver aisladamente un órgano o sistema porque se tiene
que ver todo en forma integrada para poder prever las
consecuencias de los déficits o excesos que pueda provocar como
médico.
Entonces el flujo sanguíneo será de 55ml por cada cien
gramos de tejido nervioso en cada minuto, así como glucosa. Y el
glucógeno se encuentra en una muy pequeña cantidad tanto en
neuronas como en astrocitos. Este depósito prácticamente se acaba
en menos de cinco minutos, es por ello que el flujo sanguíneo
cerebral no se puede interrumpir. En la medida de que hay un
déficit de flujo, en un minuto o en dos minutos ya se van
presentando problemas neurológicos irreversibles, a los cinco
minutos ya eso está próximo a una muerte cerebral.
Ahora en cuanto al patrón de lesión, cuando tenemos
disminución del flujo sanguíneo vemos que las neuronas
neocorticales, que son de última aparición en cuanto a la evolución,
son las más sensibles. Los más resistentes vendrían a ser los
oligodendrocitos, le siguen las microglias y luego las neuronas. Y esa
es la secuencia de daño cuando tenemos una disminución del flujo
sanguíneo.
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Tenemos el hipocampo también. ¿Y por qué motivo estas
estructuras son más sensibles? Por lo mismo que son áreas en
constante cambio. Recuerden que son estructuras vinculadas al
aprendizaje y memoria, es un centro de integración también. Por lo
tanto son más sensibles a la muerte neuronal. El cerebelo también
de acuerdo a las estructuras de mayor resistencia y menor
resistencia a la disminución del flujo sanguíneo, también el estriado
y el neocórtex.
Entonces nuevamente el consumo de oxígeno que puede
variar entre 1.8ml hasta 3.9 ml y la tasa de extracción de oxígeno es
un promedio de 35%, es decir la sangre arterial que ingresa a la
corteza cerebral, podríamos decir, al 98% lo extrae en un 35%, es
una de las tasas de extracción más potentes en relación con otros
órganos.
El consumo de oxígeno en el cerebro es estrictamente
dependiente del aire, si no existe oxigenación las neuronas dejan de
oxigenar. Todo esto trae posteriores consecuencias.
En cuanto al metabolismo de los aminoácidos, el ingreso
fundamentalmente es por transportador selectivo, por eso es que
tenemos sistemas L y sistemas A. Los sistemas L para aminoácidos
aromáticos, ramificados y neutrales, además sistemas A para
aminoácidos pequeños y polares. Recuerden ustedes que estos
sistemas tienen que ser muy selectivos por la presencia de la
barrera hematoencefálica, no puede pasar cualquier tipo de
sustancia.
Ahora ya sabemos ¿para qué se utiliza? Para la síntesis de
neurotransmisores y escasa cantidad para proteínas estructurales.
El mayor consumo, definitivamente, va a ser de estructuras en
donde están acumulados los cuerpos neuronales que viene a ser la
sustancia gris, este es mucho mayor que el consumo de sustancia
blanca.
En el metabolismo de la glucosa, el ingreso se da en un 96%
por transporte que regula el ingreso de acuerdo a la necesidad y el
4% por difusión simple. Hay un mayor consumo por parte de la
sustancia gris. El metabolismo de la glucosa es en un 90% aeróbico
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y 10% anaeróbico, la síntesis y la liberación son rápidas, en 3s el
50% de enlaces fosfato son utilizados y hay baja concentración de
glucógeno como habíamos mencionado.
Ahí están los tipos de transportadores, recuerden que de
todos ellos el dependiente de insulina es el GLUT-4, es decir,
solamente se abre ante la presencia de insulina. Vamos a ver una
serie de transportadores de glucosa, por ejemplo, ahí vemos
(dependiendo de sus cromosomas) los que están encerrados en
este rectángulo, esos son los que se encuentran en el sistema
nervioso, en la barrera hematoencefálica y son el GLUT-1, GLUT-3,
GLUT-5, GLUT-6 y GLUT-3. Estos son los transportadores por los
cuales la glucosa puede ingresar por gradiente de concentración.
Tú puedes ser dependiente de insulina, el paciente con
diabetes estaría con fallas en la actividad celular, la falla se dará por
aumento de la concentración de cuerpos cetónicos en un caso de
hiperosmolaridad. Bueno, esto es para que ustedes vean este tipo
de transportador GLUT-4 que es dependiente de los receptores de
insulina, en los cuales se produce una serie de activaciones de
proteínas que van a dar lugar a translocaciones de estas vesículas
que están en su membrana, ahí ven como estos transportadores
GLUT-4 se expresan en la superficie para que pueda ingresar
glucosa por gradiente de concentración. Esto es todo un proceso.
Sokoloff hizo estudios de consumo local de glucosa, tanto en
ratas albinas como también en monos. Aquí vemos sustancia gris,
ven ustedes que los consumos de la glucosa (en mmol/100g de
tejido/min) van a ser mayores en las áreas sensoriomotoras, la
corteza auditiva, el cuerpo geniculado medial. Eso está distribuido
de acuerdo a la función que realiza, en relación a una rata y a un
mono el área de mayor consumo de glucosa sería la corteza
auditiva, por eso esta parte auditiva es la parte del sistema
sensorial que se activa primero en el desarrollo del ser humano y es
el último que se desactiva cuando estamos próximos a morir.
Vemos la cantidad de sustancia gris dependiendo si son ratas o
monos. La sustancia blanca también consume glucosa.
Ahora, en cuanto al ser humano Sokoloff también ha medido
un poco a niños, adultos jóvenes y personas de la tercera edad, ahí
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están las edades y vemos el flujo sanguíneo cerebral, entonces me
doy cuenta fácilmente quién consume más oxígeno. Aporta mayor
cantidad de flujo sanguíneo el cerebro de los niños, el consumo se
da al 5.2 en relación a los demás grupos etarios. Es el que mayor
consumo de oxígeno tiene, lógicamente por el mayor desarrollo del
niño en cuanto a su desarrollo neocortical.
En cuanto a las personas que tienen alteraciones de la
conciencia respecto a una persona normal, miren ustedes el flujo
sanguíneo cerebral, el consumo de oxígeno de una persona normal
de sexo masculino un poco joven. Cuando la persona está
mentalmente confundida tiene menor flujo sanguíneo cerebral
como también menor consumo de oxígeno.
Ahora, miren el estado de un paciente comatoso, veamos
que tiene mayor flujo de sanguíneo cerebral, en cambio el consumo
de oxígeno disminuye. Cuando tenemos un paciente comatoso por
un tumor cerebral, coma diabético, coma insulínico o también en
un estado de anestesia vemos que varía de acuerdo a si es normal o
dependiendo de un estado de confusión. Eso sin considerar que el
paciente puede presentar otros factores como fiebre o un trastorno
tiroideo, etc.
Ahora, flujo sanguíneo cerebral y consumo de oxígeno en
personas que son adictas al LSD e intoxicadas con la misma
sustancia, podemos observar que hay un incremento en su flujo
sanguíneo cerebral aunque mantiene su consumo de oxígeno.
En cambio miren a un paciente con esquizofrenia, en él
vemos que aumenta el flujo sanguíneo cerebral como también
aumenta su consumo cerebral de oxígeno.
Aquí hay otras condiciones, tanto la condición como el
estado mental varían el flujo sanguíneo cerebral y el consumo de
oxígeno. Vemos en pacientes normales cuando tienen una presión
intracraneal elevada como disminuye su flujo sanguíneo,
lógicamente por el incremento de la presión intracraneal, también
el consumo de oxígeno. También cuando tengo una hipoglicemia
insulínica si es que el estado mental está alerta, confundido o en
coma, etc. o hay una insuficiencia hepática.
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Entonces, bajo esas consideraciones el peso del cerebro
corresponde al 2% del peso corporal, 20% del consumo de oxígeno
corporal, 15% del gasto cardiaco total. Entendemos que la sustancia
gris consume más que la sustancia blanca y tenemos una relación
en cuanto al flujo sanguíneo cerebral, esta relaciona la presión de
perfusión cerebral y la resistencia cerebrovascular, una condición
muy importante porque si aumentamos la resistencia
cerebrovascular disminuimos el flujo sanguíneo cerebral.
Eso tiene que ver mucho con los edemas y tumores
cerebrales en los cuales podemos aumentar la resistencia a nivel
parenquimal como a nivel vascular y eso va a traer trastornos del
flujo sanguíneo cerebral.
Otro factor que influye en el flujo sanguíneo cerebral viene a
ser la presión parcial del CO2. Si incrementamos en 1mmHg la
presión parcial de CO2, a ver ¿cuál es la presión parcial de CO2 en la
sangre arterial? 40 aproximadamente. Si la incrementamos 1mmHg
aumentamos en 2,5-4% el flujo sanguíneo cerebral por un
mecanismo de compensación. Si inhalamos CO2 al 7% es una
concentración alta ¿Cuánto es la concentración CO2 en el medio
ambiente? A ver, al 7% aumentamos en un 100% el flujo sanguíneo
cerebral, pero habría que tener un aparato para medir esa
concentración y en ciertos casos sería conveniente aumentar el
flujo sanguíneo cerebral.
Por ejemplo, si hiperventilamos disminuye la presión parcial
del CO2 y si baja a 20mmHg disminuimos en un 50% el flujo
sanguíneo cerebral. Esa es una de las razones por las cuales en las
personas con histeria cuando están hiperventilando disminuye su
flujo sanguíneo cerebral y esa es la causa del síncope que tiene esa
persona, pero previamente a esto recuerden que se alcaliniza la
sangre y hace que el calcio ingrese a las células, por lo tanto
tenemos déficit de calcio extracelular y con esto las parestesias que
son muy comunes en las personas que están hiperventilando por
histeria. Por eso es que el incremento del CO2 va a producir una
vasodilatación mayor en arteriolas pequeñas.
Este es un cuadro en el cual se ve la presión parcial del CO2
respecto a los cambios en el flujo sanguíneo. Lo normal en la
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presión de CO2 es 40mmHg, entonces ahí vemos el 0 en el cual no
se incrementa ni disminuye el flujo sanguíneo cerebral, pero si
incrementamos la presión parcial del CO2 incrementamos el flujo y
si disminuye el primero también disminuye el segundo.
Ahora ¿cómo influencia la presión parcial de CO2 sobre el
flujo sanguíneo cerebral? Recuerden que no podemos relacionar la
presión arterial directamente con los dos factores (sistólicos y
diastólicos), sino con la presión arterial media. A ver ¿cómo se
determina la presión arterial media? Es la presión diastólica más un
tercio de la presión de pulso y esta última viene a ser la diferencia
entre la presión sistólica y la diastólica.
Entonces, el sistema nervioso va a tener un sistema de
autorregulación que tiene la capacidad de mantener el flujo
sanguíneo cerebral constante, a pesar de los cambios que pueda
sufrir la presión arterial sistémica y esto es mediado por la
dilatación de los vasos precapilares, vasodilatación o
vasoconstricción, y está más o menos entre 60 a 160mmHg de
presión arterial media.
A ver ¿cuál sería la presión arterial media de una persona
que tiene 110/60? Aproximadamente 70mmHg, por eso es que de
60 a 160 de presión arterial media el flujo sanguíneo cerebral se
mantiene. Por encima de esa presión arterial media es que
comienzan los problemas con el incremento del flujo.
Se han hecho experimentos con decapitamiento de ratas en
los cuales se producen, por ejemplo, aquí tenemos los diferentes
niveles de glucógeno, ATP, glucosa. Después de haber hecho el
decapitamiento se ve cómo se incrementan los niveles de lactato y
disminuyen todos los demás factores. Vamos a tener falla en el
electroencefalograma a los 12 s, consumo total de ATP en 2
minutos, primer daño neuronal en 5 minutos, pero eso depende
mucho, si evaluamos un trastorno de trombosis de la arteria
carótida en un ser humano va a depender de la edad del paciente,
pero en este caso, en estos animales en 5 minutos y daño neuronal
severo en 30 minutos, infarto por hiperglicemia en menos de 20
minutos, etc. Por eso los infartos en los que se esté con
hiperglicemia, por ejemplo, el que no le estén aportando a ese
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paciente suficiente cantidad de glucosa, eso va a ser más grave que
si tuviera un infarto con hipoglicemia.
Y ¿a qué se debe? Porque en la isquemia cerebral recuerden
ustedes que existe una liberación masiva de glutamato y este por su
acción con el receptor NMDA no solamente permite el ingreso de
Na para despolarizar la membrana masivamente, sino también de
Ca. Este último puede activar proteasas que van a producir
alteraciones del citoesqueleto neuronal, daño en el DNA, en la
activación de síntesis enzimática o también muerte a través de la
formación de una serie de radicales libres. Inclusive se menciona
que puede activar genes que tienen que ver con la apoptosis
neuronal.
Cuando ustedes revisen verán que le calcio es un importante
ion porque no solamente permite la liberación de
neurotransmisores, sino también actúa como segundo mensajero
para activar o desactivar genes. Sin embargo, el calcio cuando
ingresa a cualquier célula van a ver ustedes que existen una serie
de mecanismos para poder regular la cantidad de calcio
intracelular, hay bombas que sacan calcio, hay bombas que hacen
entrar calcio a la mitocondria, hay calmodulina que capta moléculas
de calcio. Por eso es que el calcio, si bien es cierto es un ion
imprescindible para el funcionamiento celular, pero también su
exceso intracelular puede causar graves daños en la célula.
Ahí ven ustedes el calcio, cuando ingresa lo puede hacer por
canales de voltaje sensibles o por receptores o canales, etc., pero
tiene que ser acoplado o secuestrado por calmodulina, puede estar
acoplado a proteínas, ingresar al retículo endoplásmico, entrar a la
mitocondria o puede ser expulsado a través de canales, etc.
Entonces, como les decía, el calcio es un ion muy
importante, pero a la vez muy peligroso cuando está incrementado.
Y no olvidemos tampoco que entre los glicerofosfolípidos de
membrana a través de la activación de enzimas como la fosfolipasa
A1, A2 nos puede dar como consecuencia ácidos grasos libres y
entre ellos el ácido araquidónico.
El ácido araquidónico puede activar la vía de la ciclo-
oxigenasa, ahí vemos prostaglandinas y tromboxanos; en la lipo-
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oxigenasa, los leucotrienos; la mono-oxigenasa y citocromo P450,
los radicales libres; la autooxidación. Por eso, es muy importante
tratar de controlar el transporte del ácido araquidónico a través de
estos glicerofosfolípidos de membrana porque esto es lo que va a
originar una serie de problemas ligados al sistema nervioso. Para
eso también tenemos barrenderos de radicales libres.
Bueno, estas son imágenes a través de tomografía por
emisión de positrones en la cual se utiliza una serie de sustancias
marcadas, el problema es que estas sustancias radioactivas son de
corta duración. Algunas sustancias tienen una vida media de un
minuto o de repente algunos cuantos minutos y que se asocia a
glucosa, proteínas, grupos sanguíneos, etc. El problema es que la
persona que tenga una tomografía por emisión de positrones tiene
que tener al costado un ciclotrón para poder tener esta sustancia
radioactiva (caras y de vida media muy corta) y poder estudiar.
Esto está en relación a la emisión de fotones, cuando se
comienza a chocar positrones con electrones. Tenemos una serie de
detectores, muchos de ellos están registrando a través de
sustancias radioactivas este tipo de radiaciones y en los cuales
también se puede hacer o replicar segmentos, por ejemplo, cuando
uno escucha palabras o ve palabras, las estructuras sobre todo si
estamos viendo acá los niveles de flujo sanguíneo cerebral,
consumo de oxígeno, consumo de glucosa.
Como ustedes ven, hay zonas en las que el color es más
intenso, también hay otras zonas corticales que se activan, pero
también hay zonas “mudas”. Siempre existe la activación de otras
neuronas, sino que no se detectan a través de estos sistemas.
Sustancias psicoestimulantes de las que no se ha hablado,
por ejemplo la cafeína, la perina, la bromina que son también
sustancias psicoestimulantes.
Bueno, entonces ya hemos hablado en la primera clase
respecto al circuito mesolítico sería repetir, este circuito mesolítico
cortical.
Esto es por ejemplo la aplicación de ciertas sustancias a
nivel de la sinapsis y su forma también, por ejemplo la dopamina
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cuando se libera, esta liberación puede ser interrumpida a través de
litio, por eso se dice que litio es estabilizador sobre todo para
aquellas personas que padecen de un problema bipolar, estabiliza
la membrana para que en el momento de la etapa maniaca no se
libere mucha dopamina.
Bueno allí en los tipos de receptores es un transportador,
recuerden que son cinco tipos de receptores, de los cuales
excitadores son b1 y b5; mientras que b2, b3, b4 son inhibidores, a
través de la adenilciclasa proteína G excitan a la adenilciclasa para
producir AMPc proteína G inhibidora que inhibe a la adenilciclasa
para no formar AMPc, luego del cual se producen una seria de
eventos intracelulares.
Se ha pensado desde el punto de vista, como tomografía por
emisión de positrones en pacientes normales, en pacientes que son
adictos a drogas, por ejemplo en los abusadores de cocaína, se ha
marcado los receptores b2, esta es una persona normal y esta es
una persona abusadora de cocaína, y este es una persona
abusadora de cocaína pero que ha dejado por varios meses este
abuso y vemos que se mantienen la disminución de los receptores
b2, en estas áreas de la corteza cerebral. Esto es en relación
también con persona normales, que está en rosado, respecto a las
personas abusadoras de la cocaína respecto a la densidad de estos
receptores b2, adrenérgicos b2, de acuerdo a la edad también, lo
que está en rosado miren en medida que vamos avanzando en edad
vamos disminuyendo nuestros receptores b2 y también los
abusadores de cocaína también tienen esta disminución para más
pronunciada, ya son estudios realizados justa y específicamente de
estos receptores b2 en sus implicancias en aquellas personas
normales y abusadoras de cocaína, metanfetamina, etc.
Los tipos de barreras enzimáticas, los tipos de barreras sobre
el sistema nervioso; el más conocido es la barrera
hematoencefálica, aunque poco conocemos sobre la barrera
hematoencefálica tipo endotelial la del líquido cefalorraquídeo y
muy poco de la barrera hematoencefálica subaracnoidea.
Entonces en cuanto a la barrera hematoencefálica
endotelial, es una propiedad que tienen los vasos sanguíneos del
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sistema nervioso, que permite el acoplamiento metabólico
funcional se efectué y el espacio temporal del cerebro, esto que
significa: que no solo existe esa barrera hematoencefálica por el
cual van a existir transportadores específicos y van a pasar
sustancias especificas sino que en el lugar del sistema nervioso en el
que se requiera nutrientes es ahí donde se activa mas esta barrera
hematoencefálica endotelial, es por eso que permite el
acoplamiento metabólico funcional se efectué; así mismo mantiene
la homeostasis del sistema del nervioso y las células endoteliales de
esta barrera hematoencefálica presenta una serie de
características que son diferentes a los vasos de la circulación
general por ejemplo tenemos las famosas uniones estrechas, que
son prácticamente canales que están prácticamente adosados, hay
ausencia de fenestraciones, carencia de vesículas exocitóticas, un
elevado número de mitocondrias y existencia de una lámina basal
simple.
Tenemos un vaso sanguíneo normal, en el cual vamos a
tener defenestraciones una serie de estructuras que posiblemente
sean vesículas, acá por ejemplo es la barrera hematoencefálica está
constituido por la célula endotelial la lámina basal y la membrana
de los astrocitos vamos a tener estas uniones estrechas, que son un
grupo de proteínas complejas así vemos este es un vaso normal, un
capilar, luego la barrera hematoencefálica y ahí una serie de
estudios en cuanto a esta barrera hematoencefálica en la cual se
están estudiando sobretodo la parte que corresponde a las
membranas basales.
Aquí vemos en cuanto a la barrera hematoencefálica, este es un
capilar de un corte cerebral y en el otro tenemos por ejemplo un
capilar del plexo coroideo, el cual ustedes ven aquí con una especie
de “ventanitas” que son fenestraciones endoteliales de la barrera
hematoencefálica. Estas estructuras son en las que no hay barrera
hematoencefálica y por la cual, a través de estas estructuras
recuerden que en la sangre no siempre esta aséptica las 24 horas
del día pueden pasar a veces bacterias pero a través de nuestro
sistema inmunológico se pueden rápidamente eliminar a esos
intrusos. El problema es cuando existen cargas bacterianas muy
fuertes a través de estas estructuras que no tienen esta barrera
pueden infectarse el sistema nervioso y son seis:
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La eminencia media hipotalámica.
El órgano subcortical
El órgano subcomisural.
El órgano anguloso de la lámina subterminal.
El área postrema.
La glándula pineal.
Entonces por acá son justamente los lugares por donde
pueden pasar los microorganismos, ya sean virus o bacterias, esta
es la relación que existe entre la neuroglia, que es el astrocito con
las estructuras de arriba, miren siempre nos han enseñado que la
neurona tiene su determinada función y que el astrocito también
etc. Pero no nos han dicho que hay un gran comunicación y muy
estrecha a través de la información metabólica para que exista una
coordinación armoniosa y perfecta entre cada una de ellas, se han
hecho una serie de estudios aquí por ejemplo vemos las uniones
estrechas, pero lo que se ha visto a través de microscopia
electrónica en estas zonas hay una serie de estructuras geométricas
que parecerían una serie de edificios que los vemos cuando
estamos a unos cientos de metros de altura que son canales de K+,
y el potasio justamente se ha considerado que es un mediador del
acoplamiento es un ion mediador del acoplamiento, por qué
motivo? Recuerden ustedes que de la neurona está
permanentemente saliendo potasio y que va a hacer el potencial de
acción, repolarización, y este aumento de potasio es captado por el
astrocito provocando vasodilatación de los capilares de la barrera
hematoencefálica, al producirse esa vasodilatación y activación en
la barrera lógicamente van a atravesar una serie de elementos.
La función del astrocito y acoplamiento electroiónico a
través del potasio, este astrocito realiza la homeostasis del medio
extracelular cerebral, justamente recogiendo ese ion potasio y
restaura las condiciones iónicas inclusive le sobra, detecta la
activación del circuito neuronal adyacente debido a este potasio
por la base de incremento local de potasio intracelular que
despolariza al astrocito, al introducirse previamente a través de su
membrana.
Por tanto los disparos del potencial de acción de las
neuronas, se acoplan a la despolarización de las células gliales
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adyacentes, por eso el ion potasio es un nexo que identifica si las
neuronas han disparado el potencial de acción, recordemos que el
potasio sale al medio extracelular debido a la repolarización, lo cual
es detectado rápidamente por el astrocito, el cual a través de sus
pies chupadores es capaz con el vasocapilar hace que se active esa
zona, la unidad básica del acoplamiento funcional es la disposición
de tres elementos:
Neurona, espacio extracelular y células gliales; permite en
relación funcional con la corteza cerebral y pontoverticales del
circuito neurales independientes; o sea no se olviden esa unidad
básica del acoplamiento funcional.
Así vemos que en las neuronas cada vez que se produce la
repolarización, se supone que se está produciendo el potencial de
acción por lo tanto hay actividad neuronal, esto a través de la
membrana del astrocito propiamente lo incorpora a través de sus
pies de chupadores de Cajal, puede liberar ese potasio y eso va a
generar la vasodilatación, dependiendo el grado de concentración
del potasio, puede existir una vasodilatación del 50% siendo esta la
razón por la cual la tomografía por emisión de positrones, vamos a
ver que dependiendo el tipo de actividad que uno realiza es zona de
la corteza cerebral, se va a ver más intensamente debido al
aumento del flujo sanguíneo cerebral, debido a la vasodilatación,
debido al incremento de la concentración de potasio, debido a la
actividad del astrocito, debido a la actividad neuronal; es por eso
que la activación es localizada , vasodilatación localizada.
Hay otro ciclo metabólico también, glutamato-glutamínico
de la neurona definitivamente a través del glutamato, que se libera
recuerden ustedes que el astrocito también recapta al
neurotransmisor y en el astrocito se va a producir procesos
metabólicos, de glutamato a glutamina, la cual regresa nuevamente
a la neurona para que sirva de insumo para formar más glutamato,
es todo un proceso metabólico también, como neurotransmisor
excitador, este tipo de acoplamiento metabólico funcional. Aquí
vemos por ejemplo una sinapsis con el glutamato que ingresa a
través de una bomba al astrocito, después una serie de procesos
metabólicos los cuales nos va a dar información, ya esto acoplado a
la barrera hematoencefálica va a quedar la glucosa, lo que
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corresponde al glutamato y así se van prácticamente
intercambiando el glutamato, recién entra glucosa, en un proceso
metabólico en el cual regresa la neurona como glutamina y también
a través del transporte de la glucosa al astrocito este se convierte
en lactato y este aporta lactato a la neurona, este qué tipo de
metabolismo seria aeróbico o anaeróbico? Definitivamente
anaeróbico.
Hay otra hipótesis de Magistelli, en el cual las células de la
glías comienzan a hacer acoplamiento metabólico funcional
mediante el consumo anaerobio, los astrocitos consisten en la
célula idónea para hacer el acoplamiento metabólico funcional
inmediato en determinado espacio corporal, mecanismo que
rápidamente se está produciendo y en tiempo real, y vemos
diferentes tipos de transporte, con respecto al agua antes se
pensaba que era netamente por un proceso de osmosis en la cual
se incorpora, en este sistema nervioso caso existe la regulación de
la arginina-vasopresina en este caso es el renal, cuando viene
vasopresina se une a su receptor y produce la liberación de la
proteína G a nivel del citoplasma especifico y se produce el
desplazamiento de esa vesícula desplegando la proteína
aquaporina, y por lo tanto ingresan moléculas de agua. Las
aquaporinas están en diversos en órganos por ejemplo la
aquaporina tipo 4 y tipo 5 son las que vamos a encontrar en el
sistema nervioso, están involucradas en una serie de procesos.
Encontramos aquaporinas también sobretodo los receptores
a nivel del núcleo anterior y de estas aquaporinas ya se ha
estudiado se árbol genealógico, desde el punto de vista de la
filogenética y las aquaporinas se ha visto que tiene una selectividad
para el agua ya que tiene una seria de canales que le van permitir
inclusiva cortar a la molécula de agua, eso ya está bien estudiado y
tenemos aquaporinas no solamente en las células ependimarias, las
del plexo coroideo, las membranas perivasculares, en todas partes
del sistema nervioso, por eso es importante que ustedes las
conozcan ya que en un futuro habrán sustancias que puedan
bloquear las aquaporinas, de todas maneras la medicina está
dirigiéndose a la parte molecular y es probable de que existan
bloqueos de estas proteínas, las aquaporinas que en un principio
era muy difícil de localizar en el sistema nervioso, se han podido
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inclusive utilizar partículas de oro para detectar receptores del
glutamato NMDA para poder localizar.
Tenemos el astrocito en las zonas subcorticales, bueno para
finalizar, la sustancia mientras tenga un coeficiente mayormente
oleoso puede penetrar mejor la barrera hematoencefálica porque
ese componente lipofílico va a permitir, se puede decir pasar mejor
la doble capa lipídica, recordemos que el sistema nervioso acumula
una gran cantidad de lípido en las vainas de mielina, es por eso que
la fenoban, etanol, y otros anticonvulsivantes, diazepan,
benzodiacepina, nicotina, tabaco, etc., van a tener un coeficiente de
transmisión adecuado para que pueda pasar a través de la barrera
hematoencefálica.
Y ahora vamos a ver al líquido cefalorraquídeo que se forma
en los plexos coroideos, va del ventrículo lateral al tercer ventrículo
por el acueducto de Silvio, al cuarto ventrículo por los estrechos de
Luschka y Magendie se van hacia a los espacios subaracnoideos, se
recoge esto a través de estos espacios y se reabsorbe a través del
seno venoso, es todo un circuito como se ha visto y la obstrucción
sobre todo a nivel acueducto de Silvio puede ser al momento del
nacimiento, por obstrucción tipo meningitis puede dar cuadros de
hidrocefalia, entonces aquí vemos la formación este es un capilar,
líquidos cefalorraquídeo a través de celdas coroideas es un
ultrafiltrado de grasa el líquido cefalorraquídeo, en el cual vamos a
encontrar los mismos componentes que la sangre pero en un
porcentaje casi al 50% de lo que ocurre en el plasma, también hay
una serie de transportadores y aquí vemos la relación entre barrera
hematoencefálica y barrera sangre-líquido cefalorraquídeo, en el
cual son los componentes.
Recuerden que la barrera hematoencefálica en cuanto al
compartimiento extracelular hay una comunicación tanto con las
neuronas como las neuroglias y hay una interacción entre esos
compartimientos, en cambio en cuanto a la barrera
hematobicuoral, el líquido cefalorraquídeo, es el compartimiento
del fluido, que también están en constante intercambio con el
compartimiento extracelular y sus vías de drenaje vendrían a ser las
vellosidades subaracnoideas para el líquido cefalorraquídeo y para
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el compartimiento extracelular la barrera hematoencefálica a través
de las venas, todo confluye en el seno venoso.
San Fernando, 09 de abril de 2013