Download EFECTO DEL GABA EN NTS SOBRE EL REFLEJO

UNIVERSIDAD DE COLIMA
FACULTAD DE MEDICINA
“EFECTO DEL ÁCIDO GAMMA AMINOBUTÍRICO EN EL NÚCLEO
DEL TRACTO SOLITARIO SOBRE EL REFLEJO
HIPERGLUCEMIANTE Y LA RETENCIÓN DE GLUCOSA POR
CEREBRO POST-ESTIMULACIÓN DE LOS RECEPTORES DEL
CUERPO CAROTÍDEO EN RATAS”.
TESIS QUE PARA OBTENER EL GRADO DE:
MAESTRÍA EN CIENCIAS MÉDICAS
PRESENTA:
M.V.Z. MÓNICA LEMUS VIDAL
ASESORES:
DR. SERGIO ADRIÁN MONTERO CRUZ
BIÓL. ELENA ROCES DE ÁLVAREZ-BUYLLA
CO-ASESOR
DR. BENJAMÍN TRUJILLO HERNÁNDEZ
Colima, Col., Febrero, 2005
1
ÍNDICE
Págs.
RESUMEN
1
ABSTRACT
2
INTRODUCCIÓN
3
ANTECEDENTES
5
JUSTIFICACIÓN
13
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
14
HIPÓTESIS
15
OBJETIVOS GENERAL Y ESPECÍFICOS
16
MATERIAL Y MÉTODOS
Diseño de estudio
Universo de estudio
Tamaño muestral
Criterios de selección
Variables
Animales y procedimientos quirúrgicos
Análisis estadístico
17
RESULTADOS
25
DISCUSIÓN
38
CONCLUSIONES
47
BIBLIOGRAFÍA
48
2
ABREVIATURAS
VP: arginina vasopresina
BZ: benzodiacepina
GABA: ácido gamma-aminobutirico
GABAA: receptores GABAA
GABAB: receptores GABAB
GABA-T: GABA-transaminasa
GAD: ácido-glutámico-descaboxilasa
GLUT: glutamato
LCRa: líquido cefalorraquídeo artificial
ip: intraperitoneal
IVC: intracerebroventricular
NaCN: cianuro de sodio
NPV: núcleo paraventrícular
NSO: núcleo supraóptico
NTS: núcleo del tracto solitario
PCO2: presión parcial de bióxido de carbono
PO2: presión parcial de oxigeno
RCC: quimiorreceptores del cuerpo carotídeo
SNC: sistema nervioso central
sol. sal.: solución salina
3
DEDICATORIA:
A MI ESPOSO JORGE Y A MIS HIJOS MÓNICA Y JORGE
POR SER PARTE DE ESTE GRAN PROYECTO DE VIDA.
A MIS PADRES
Y A LA MEMORIA DE DON RAMÓN ÁLVAREZ-BUYLLA
4
AGRADECIMIENTOS.
A la Universidad de Colima y en especial al Centro Universitario de Investigaciones
Biomédicas por abrirme las puertas para poder realizar mis estudios de posgrado.
De manera muy especial a mis asesores y directores de Tesis: la Biól. Elena Roces de
Álvarez-Buylla y el Dr. Sergio Adrián Montero Cruz, por aceptarme como su alumna,
dedicándome su tiempo y compartir sus experiencias académicas y científicas, que fueron y
son parte fundamental para mi formación, les esteré eternamente agradecida.
A mi co-asesor de tesis Dr. Benjamín Trujillo Hernández
A José Luis y Eloy por su incondicional apoyo durante mis estudios
A todas las personas que de manera indirecta me apoyaron en este trabajo.
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RESUMEN
El objetivo de este trabajo es estudiar el efecto del ácido gamma aminobutírico
(GABA) en el núcleo del tracto solitario (NTS) sobre los reflejos hiperglucemiante y la
retención de glucosa cerebral post-estimulación de los quimiorreceptores carotídeos (RCC)
con cianuro de sodio (NaCN) en ratas. Al inyectar agonistas y/o antagonistas GABAA y
GABAB en el NTS, 4 minutos antes de la estimulación de los RCC con NaCN, los resultados
obtenidos muestran lo siguiente: tanto el muscimol (agonista GABAA), como el phaclofén
(antagonista GABAB) en NTS incrementan el reflejo de hiperglucemia con retención de
glucosa cerebral post-estimulación de los RCC; mientras que
la bicuculina (antagonista
GABAA) y el baclofén (agonista GABAB) disminuyen estos reflejos. Los mediados por los
receptores GABAA fueron menores y menos consistentes que los mediados por los receptores
GABAB. Estos resultados indican que el GABA en NTS participa en la homeostasis de la
glucosa modulando los reflejos producidos por la estimulación de los RCC en ratas. Los
experimentos con agonistas y antagonistas de GABA sugieren que los receptores GABA A
potencian el reflejo hiperglucemiante con retención de glucosa encefálica, post-estimulación
de los RCC, mientras que los receptores GABAB inhiben dichos reflejos.
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ABSTRACT
The aim of this study is to analyze the effect of gamma-aminobutyric acid (GABA) in
the nucleus of the tractus solitarius (NTS) on the hyperglycemic reflex with brain glucose
retention elicited by carotid body receptors (CBR) stimulation with sodium cyanide (NaCN) in
rats. When the injections of GABAA and GABAB agonists or antagonists into NTS were done
4 min before to CBR stimulation, the following results were obtained:
after muscimol
(GABAA agonist) injection into NTS, hyperglycemia and brain glucose retention elicited by
CBR stimulation were significantly enhanced, while the injection of bicuculine (GABAA
antagonist) abolished these effects. On the other hand, when baclofen (GABAB agonist) was
injected, the effects elicited by CBR stimulation were abolished; on the contrary, phaclofen
(GABAB antagonist) injection into NTS enhanced the hyperglycemic reflex with glucose
retention by the brain above the increase obtained with muscimol. These results indicate that
GABA into NTS participates in glucose homeostasis, modulating the reflexes obtained after
an anoxic stimulation to CBR, and suggest that GABAA receptors enhance the CBR reflexes,
while GABAB receptors abolished them.
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INTRODUCCIÓN
El cerebro utiliza vías bioquímicas, para su metabolismo energético, muy semejantes a
las utilizadas por otros órganos y tejidos, pero las condiciones peculiares del sistema nervioso
central (SNC) “in vivo”, limitan su expresión completa con respecto a sus potencialidades
bioquímicas. En contraste con las células de otros tejidos, las neuronas no funcionan de
manera autónoma, forman parte de una red nerviosa muy compleja, y su actividad funcional se
integra con otras zonas del propio SNC (glías y neuronas) y con tejidos somáticos. Cualquier
procedimiento que interrumpa esta integración anatómica y funcional, llevará inevitablemente
a perturbar su comportamiento metabólico. Es decir, los únicos experimentos válidos para dar
una interpretación correcta, tanto de los sustratos, productos y sistemas que participan en el
metabolismo energético cerebral, como de su utilización y producción, son aquellos que se
hacen en animales intactos (Álvarez-Buylla, 1973; Sokoloff, 1977).
En el estado normal “in vivo”, la glucosa es el único sustrato utilizado en forma
significativa para el metabolismo energético del SNC, pero no se conocen los mecanismos
homeostáticos que aseguran el aporte de este carbohidrato al cerebro (Fray, Forsyth, Boutelle,
y Fillenz, 1996).
Desde los estudios clásicos de Claudio Bernard (1857), numerosos
experimentos fisiológicos señalan la participación del SNC en la homeostasis de la glucosa
(Álvarez-Buylla y Carrasco-Zanini, 1960; Woods, Smith y Porte, 1980; Oomura, 1983), pero
aún no se conoce la participación precisa del sistema nervioso en el mantenimiento de los
niveles de glucosa, tanto periféricos como centrales. Los estudios realizados en los últimos
años sobre la correlación entre concentración de glucosa y actividad de los quimiorreceptores
del cuerpo carotídeo (RCC) (Álvarez-Buylla y Álvarez-Buylla, 1988; Álvarez-Buylla y
Álvarez-Buylla, 1994; Koyama, Coker, Stone, Lacy, Jabbour, Williams y Wasserman, 2000,
Álvarez-Buylla, Huberman, Montero, Lemus, Valles, Roces de Álvarez-Buylla, 2003) indican
que estos receptores participan de manera activa en la regulación de los niveles de glucosa en
sangre y su captación por SNC. Los RCC, estratégicamente localizados en la bifurcación de la
carótida común, mandan información aferente al SNC, a través del nervio del seno carotídeo,
hasta el núcleo del tracto solitario (NTS) (Ciriello, Hrycyshyn, Calaresu, 1981; Housley y
Sinclair, 1988).
Estos receptores informan al SNC sobre los niveles de pO2, pCO2, pH,
8
temperatura, osmolaridad (Eyzaguirre y Zapata, 1984) y glucosa (Álvarez-Buylla, 1981;
Álvarez-Buylla y Álvarez-Buylla, 1988; Álvarez-Buylla y Álvarez-Buylla, 1994; ÁlvarezBuylla, Álvarez-Buylla, Mendoza, Montero, Álvarez-Buylla, 1997; Koyama y col., 2000;
López-Barneo, Pardal y Ortega-Sáenz, 2001; Pardal y López-Barneo, 2002; Álvarez-Buylla y
col., 2003) en la sangre que los irriga. Por otro lado, trabajos previos de nuestro laboratorio
señalan que la infusión de microdosis de la hormona arginina vasopresina (AVP) en el NTS en
ratas anestesiadas y/o despiertas modifica el reflejo hiperglucémico con captación de glucosa
cerebral producido por la estimulación RCC, efecto que desaparece con la preadministración
de un antagonista de AVP en NTS (Montero, Yarkov y Álvarez-Buylla, 2000; Yarkov,
Montero, Lemus, Roces de Álvarez-Buylla, y Álvarez-Buylla, 2001).
La inyección en
ventrículos cerebrales del ácido -aminobutírico (GABA), principal neurotransmisor
inhibitorio en el SNC de los mamíferos, inhibe la liberación de AVP (Brennan, Morris, y
Haywood, 1984), es decir, existe una interacción entre el AVP y GABA a nivel de SNC. Se
sabe que el GABA en el NTS interviene en la regulación respiratoria (Wasserman, Ferreira,
Sahibzada, Hernández y Gillis, 2002) y cardiovascular (Ito y Sved, 1997), pero no se conocen
sus efectos sobre los reflejos que participan en la homeostasis de la glucosa. El objetivo de
este proyecto es analizar si el GABA en NTS modifica el reflejo hiperglucemiante con
retención de glucosa cerebral después de estimular los RCC en ratas. Este estudio forma parte
de una línea de investigación, iniciada por el Dr. Ramón Álvarez-Buylla, demostrando por
primera vez en el mundo, que los receptores del cuerpo carotídeo participan en la homeostasis
de la glucosa (Álvarez-Buylla, 1981). La dilucidación de los factores que participan en la
captación del la glucosa por SNC contribuirá al conocimiento de cómo se regulan las fuentes
de energía en el cerebro, y será importante en el tratamiento de enfermedades con alteraciones
en la homeostasis de la glucosa, y en los síndromes de hipoxia cerebral.
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ANTECEDENTES
En contraste con la mayoría de los tejidos, que exhiben una gran flexibilidad con
respecto a la naturaleza de los sustratos energéticos que consumen, el cerebro normal presenta
una restricción casi exclusiva por la glucosa como sustrato para su metabolismo energético
(Sokoloff, 1960, 1977, 1984; Fray y col., 1996); en efecto, este carbohidrato constituye el
98% del metabolismo oxidativo del cerebro (Ruderman y Goodman, 1980).
Aunque el
cerebro humano representa, aproximadamente, el 2% del peso corporal, consume, en
condiciones basales, el 24% de la glucosa total (Sokoloff, 1960). El SNC utiliza estos niveles
altos de glucosa para mantener los gradientes iónicos a través de las membranas neuronales
por medio de mecanismos de transporte activo, así como para la síntesis de neurotrasmisores y
proteínas (Sokoloff, 1977; Fellows, Boutelle, Fillenz, 1993). Desde los estudios clásicos de
Claudio Bernard (1857), numerosos experimentos fisiológicos señalan la participación del
SNC en la homeostasis de la glucosa (Álvarez-Buylla y Carrasco-Zanini, 1960; Oomura,
1983), pero aún no se conoce
la participación precisa del sistema nervioso en el
mantenimiento de los niveles de glucosa, tanto periféricos como centrales. El SNC juega un
papel esencial para dirigir la respuesta endógena compensadora en la alteración de la
normoglucemia (Cryer y Gerich, 1986), que en el plasma de rata es de 70 a 120 mg/dL
(Shinde y Goyal, 2003). Las reservas de glucosa en SNC son limitadas, y no se conocen los
mecanismos homeostáticos que aseguren el aporte de este carbohidrato al cerebro (Fray y col.,
1996). Utilizando técnicas de microdiálisis, que permiten medir la concentración de glucosa
en el espacio extracelular del cerebro, algunos autores consideran que los astrocitos (glías)
podrían ser el lugar inicial de captación de glucosa del plasma, antes de pasar a las neuronas,
lo que representaría un almacén de glucógeno para SNC (Forsyth, 1996). La insulina, sustrato
clave para mantener los niveles estables de glucosa en plasma periférico, controlando la
entrada de glucosa a la célula y su utilización posterior (Hasselbalch, Knudsen, Videbark,
Pinborg, Schmidt, Hola y Paulson, 1999), tiene una pobre penetración a través de la barrera
hematoencefálica, por lo que su acceso al cerebro es muy limitado (LeMay, Gehua, Zelenock
y D´Alcey, 1988). Se sabe que el hipotálamo participa en la regulación del metabolismo basal
a través de la activación de vías neurales y endocrinas, es decir, funcionando como un órgano
neuroendocrino (Shimazu y Ogasawara, 1975). Además, se ha demostrado la existencia de
neuronas glucosensibles en áreas hipotalámicas y en el tallo cerebral, como el NTS que
10
constituye el primer centro de relevo para las funciones viscerales, capaces de influir sobre la
activación diferencial del sistema nervioso simpático y la médula adrenal, estructuras
importantes en la homeostasis de la glucosa (Mizuno y Oomura, 1984); y es, precisamente, el
NTS, el núcleo del tallo cerebral donde las fibras aferentes quimiorreceptoras hacen las
sinapsis iniciales con el SNC. El SNC participa en la homeostasis de la glucosa modulando la
glucogenolisis hepática por distintas vías: secreción de catecolaminas, estimulación esplácnica
por las neuronas glucosensibles en el hipotálamo y secreción de AVP (Frohman, 1983). La
hipoglucemia inicia mecanismos nerviosos que aumentan la producción de glucosa, y por el
contrario, la hiperglucemia activa mecanismos que la inhiben (Rohner-Jeanrenaud, Bobbioni,
Ionescu, Sauter y Jeanrenaud, 1983) (Fig.1).
Fig.1. Representación esquemática de los mecanismos de control neural y hormonal
desencadenados por los cambios en los niveles de glucosa en la sangre que irriga al SNC. La
hipoglucemia (poca glucosa) en SNC estimula la producción de glucosa a través del sistema
simpático (nervio esplácnico); la hiperglucemia (exceso de glucosa) en SNC inhibe la
producción de glucosa debido a la estimulación del sistema parasimpático (nervio vago), que
produce un incremento en la secreción de insulina para aumentar la captación de glucosa
sistémica. Flechas continuas, estimulación; flechas discontinuas, inhibición. (Tomado de
Rohner-Jeanrenaud y col., 1983).
11
Aunque se han descrito varios grupos de células nerviosas o núcleos en el hipotálamo,
que participan en la regulación glucémica (Oomura, 1983) no conocemos la interacción de
dichos núcleos con los receptores periféricos para asegurar niveles adecuados de glucosa
circulante. En trabajos anteriores de nuestro laboratorio se demuestra que la estimulación de
los RCC causa una respuesta hiperglucémica de corta latencia con retención de glucosa por
cerebro (Álvarez-Buylla y Álvarez-Buylla, 1988 y Álvarez-Buylla y Álvarez-Buylla, 1994)
sugiriendo que la información aferente procedente de los RCC interviene en la homeostasis de
la glucosa. Se sabe que las fibras que llevan información de baro y quimiorreceptores entran
al NTS vía nervio del seno carotídeo (rama del glosofaríngeo) y nervio depresor (rama del
nervio vago) (Fig. 2); sin embargo, las vías neuroanatómicas posteriores para alcanzar el
hipotálamo, así como su procesamiento central están poco estudiados.
Fig. 2. Representación esquemática de la zona de la bifurcación carotídea en la rata.
(ACC) arteria carótida común; (ACE) arteria carótida externa; (ACI) arteria carótida interna;
(AL) arteria lingual; (AO) arteria occipital; (CC) cuerpo carotídeo; (NSC) nervio del seno
carotídeo o nervio de Hering; (NGF) nervio glosofaríngeo; (SC) seno carotídeo (Modificado
de Shoukas, Callahan, Lash y Haase, 1991)
El SNC al recibir la información de las alteraciones en los niveles de glucemia,
procedente de las zonas reflexogénicas, iniciaría respuestas para asegurar el consumo de este
importante carbohidrato por el cerebro (Ensinck y Williams, 1972). En los últimos años se ha
demostrado una correlación entre concentración de glucosa y actividad quimiorreceptora de
los RCC (Alvarez-Buylla y Alvarez-Buylla, 1988; Obeso, Almaraz y González, 1998; Pardal y
12
López-Barneo, 2002). Los RCC estratégicamente localizados en la bifurcación de la carótida
común, informan al cerebro de los niveles de pO2, pCO2, pH, temperatura, osmolalidad y
glucosa de la sangre que los irriga (Eyzaguirre y Zapata, 1984; Alvarez-Buylla y AlvarezBuylla, 1988; Pardal y López-Barneo, 2002, Álvarez-Buylla y col., 2003). La disminución de
la descarga barorreceptora por oclusión carotídea o la estimulación por hipoxia histotóxica de
los quimiorreceptores carotídeos con microdosis de cianuro (NaCN), que bloquea la
fosforilación oxidativa, provocan un aumento en los niveles de glucosa arterial e incrementan
la captación de glucosa por el encéfalo. El mecanismo preciso mediante el cual se lleva a cabo
esta regulación se desconoce todavía, pero se ha propuesto la participación de la
neurohipófisis y las glándulas adrenales en la vía eferente del reflejo hiperglucemiante
iniciado por la estimulación RCC con NaCN (Alvarez-Buylla y col., 1997). En el mismo
sentido, los RCC juegan un papel importante en la respuesta contraregulatoria inducida por
insulina ante una hipoglucemia moderada (Koyama y col., 2000). La mayor parte de las
terminales aferentes de los RCC llegan a la porción caudal del NTS (Housley y col, 1987;
Chen, Weber y Yates, 1994), y de la misma manera esta región recibe señales procedentes de
aferencias hepatoportales procedentes de neuronas glucosensibles en el tallo cerebral (Adachi,
Shimizu, Oomura, Kobashi, 1984), que responden, también, en forma directa a la molécula de
glucosa (Mizuno y Oomura, 1984). El NTS es entonces, el primer núcleo de relevo de la
regulación respiratoria y cardiovascular (Ito y Sved, 1997; Wasserman y col., 2002). Se han
localizado numerosos neurotransmisores en distintas poblaciones de neuronas tanto en NTS
(Chen y col., 1994), como en núcleos hipotalámicos (Kalia, Fuxe, Hokfelt, Johansson, Lang,
Ganten, Cuello y Terenius, 1984; Henry y Sessle, 1985).
Entre los neurotransmisores
descritos están la AVP (Duan, Kopin y Goldstein, 1999), el ácido gamma aminobutírico
(GABA) (Wasserman y cols., 2002; Tanaka, Mashiko, Kawakami, Ushigome y Nomura,
2002), la sustancia-P (SP), la MET-encefalina, la somatostatina y el péptido vasoactivo
intestinal (PVI). Resultados anteriores de nuestro laboratorio indican que la AVP en NTS
participa en la homeostasis de la glucosa, incrementando tanto los niveles de glucosa arterial
como el consumo de glucosa por el encéfalo en ratas anestesiadas y/o despiertas; efecto que
desaparece con la preadministración de un antagonista de AVP en NTS (Montero, Yarkov y
Álvarez-Buylla, 2000; Yarkov, Montero, Lemus, Roces de Álvarez-Buylla, y Álvarez-Buylla,
2001). Se concluye que la AVP hipotalámica podría facilitar las respuestas hiperglucemiantes
13
iniciadas en receptores a nivel de NTS (Yarkov y col. 2001). Los estudios de Jhamandas y
Renaud (1987) describen una vía excitatoria directa desde la médula vetrolateral caudal
(CVLM) que puede mediar la entrada quimiorreceptora (QUIMIO) a las neuronas
vasopresinérgicas del hipotálamo estimulando la liberación de AVP por la neurohipófisis
(Fig. 3). Por otro lado, evidencias morfológicas de los núcleos supraóptico y paraventricular
demuestran, también, la participación del GABA en la regulación de AVP (Tappaz,
Brownstein, y Kopin, 1977), y existen antecedentes del efecto inhibidor del GABA sobre
neuronas vasopresinérgicas del sistema hipotálamo-neurohipofisario (Brennan y col., 1984),
encontrándose un aumento en la producción de glucosa por el hígado después de la inyección
intracerebroventricular (ICV) de un antagonista de los receptores GABAA como es la
bicuculina, (Lang, 1995). De la misma manera, las inyecciones ICV de GABA inhiben el
incremento de AVP producido por hipovolemia (Knepel, Nutto y Hertting, 1980).
Fig. 3. Red nerviosa central que lleva la información periférica de quimio y barorreceptores a
las neuronas hipotalámicas secretoras de AVP. Las proyecciones catecolaminérgicas que
ascienden del locus coeruleus (LC) pueden inhibir indirectamente a las neuronas
vasopresinérgicas en el núcleo supraóptico, a través de una interneurona GABA localizada en
la banda diagonal de broca (DBB). Se ha descrito una vía excitatoria directa desde la médula
ventrolateral caudal (CVLM) que puede mediar la entrada quimiorreceptora (QUIMIO) a las
neuronas vasopresinérgicas del núcleo supraóptico (NSO). AH, adenohipófisis; cc, cuerpo
calloso; GABA, ácido gamma-aminobutírico; GLUT, glutamato; NA, noradrenalina; NH,
nerohipófisis; NTS, núcleo del tracto solitario; SUS p, sustancia P; +, excitatorio; -,
inhibitorio. (Tomado de Jhamandas y Renaud, 1987).
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El GABA, principal neurotransmisor inhibitorio de los mamíferos, se encuentra en
altas concentraciones en todo el SNC, alcanzando una concentración del 50% en los botones
presinápticosy postsinápticos (Decavel y Van den Pol, 1990);
está presente en diversas
interneuronas inhibitorias como las células en cesta del cerebelo, los gránulos del bulbo
olfatorio y las células amacrinas de la retina. En el NTS se ha reportado la presencia de una
alta densidad de receptores GABAA y GABAB (Bowery, Hudson y Price, 1987). El GABA
también se encuentra en tejidos que no pertenecen al sistema nervioso, como las células
insulares del páncreas y las glándulas suprarrenales (Kandel, Schwartz y Jessell, 2000).
Existe una alta correlación entre las alteraciones de las fibras GABAérgicas y diversos
estados patológicos como: la corea de Huntington, epilepsia, discinesia tardía, alcoholismo,
esquizofrenia, trastornos del sueño y la enfermedad de Parkinson. Después de una
manipulación farmacológica con agonistas y antagonistas del GABA se ha visto una acción
muy marcada sobre la trasmisión pre y postsináptica gabaérgica. que influye en la actividad
neuronal del NTS (Calabresi, Mercuri, Stefani y Bernardi, 1992).
El GABA se sintetiza a partir del ácido glutámico (glutamato) mediante la intervención
específica de la enzima ácido-glutámico-descarboxilasa (GAD), sistema enzimático
dependiente del fosfato de piridoxal y que sólo está presente en el sistema nervioso (Fig. 4).
El ácido glutámico utilizado como precursor de GABA se sintetiza en el ciclo de Krebs a
partir de la biosíntesis del -cetoglutarato, por la acción de la enzima aspartatoaminotransferasa.
Por otro lado, la degradación del GABA se produce mediante la
intervención de la enzima GABA-transaminasa (GABA-T), dando como producto final el
ácido succínico (Kandel y col., 2000).
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Fig. 4. Representación estoiquiométrica de la síntesis del GABA a partir del glutamato
mediante la intervención de la enzima ácido-glutámico-descarboxilasa (1) (Tomado de Kandel
y col., 2000).
En el SNC se han encontrado dos tipos de receptores GABAérgicos: el GABAA y el
GABAB. El receptor GABAA cuya localización es postsináptica, incluye el receptor
GABAérgico propiamente dicho, el receptor de las benzodiacepinas (BZ) y el canal iónico
para el cloro (Cl-), así como la GABA-modulina, que es una proteína de enlace entre el
receptor GABAérgico y el receptor benzodiacepínico. La GABA-modulina bloquea
inicialmente a los receptores e inhibe el canal iónico de Cl-; cuando esta proteína deja de
actuar, ambos receptores se activan y abren el canal del Cl-; si alguna BZ actúa sobre los
receptores, se produce un incremento en la sensibilidad del propio receptor GABA (Wieland,
Luddens y Seeburg, 1992). Algunos agonistas del receptor GABAA, como el muscimol, las
BZ, y el propofol son anticonvulsivantes, antidepresivos e incluso anestésicos. Los
antagonistas GABAA, como la bicuculina y la picrotoxina, bloquean los canales de Cl-, y al
antagonizar la inhibición del GABA en todo el SNC son también potentes convulsivantes
(Minchin, Ennis, Lattimer, White, White y Lloyd, 1992). Los receptores GABAB, de baja
afinidad, son mas abundantes en el SNC (Bowery y col, 1987), son presinápticos y están
ligados a la adenilatociclasa. La activación de estos receptores hiperpolariza el potencial de
membrana abriendo los canales de potasio (Calabresi y cols., 1992). Su función es regular la
liberación de neurotransmisores como el propio GABA, el glutamato y la somatostatina.
(Raiteri, Bonanno, Gemignani, Pende, Vallebuona y Lanza, 1992).
16
La aplicación iontoforética de GABA en NTS inhibe de manera clara la actividad
neuronal provocada por la estimulación del nervio del seno carotídeo (McWilliam y
Shepheard, 1988). Por lo tanto, el estudio de la fisiología y farmacología de las neuronas del
NTS es fundamental para nuestro conocimiento de la regulación de los reflejos quimio y
barorreceptores. El GABA se libera dentro del NTS durante la hipoxia y modula la respuesta
respiratoria (Tolstykh, Belugin y Mifflin, 2004), y algunos autores sugieren que el GABA en
dicho núcleo tiene efectos depresores sobre la ventilación (Champagnat, Denavit-Saubie,
Moyanova y Rondouin, 1982). Tanto los agonistas de los receptores GABAA, como de los
GABAB en NTS, producen un incremento en la presión arterial media, sugiriendo que este
aminoácido inhibitorio en NTS participa, también, en el control central de la presión arterial
(Ito y Sved, 1997), a través de un incremento en el tono simpático. El sistema simpático y la
AVP, además de producir una elevación de la presión arterial, incrementarían la liberación de
glucagón y catecolaminas activando la glucogenolisis hepática con hiperglucemia (RohnerJeanrenaud y col., 1983, Spruce, McCulloch, Bursd, Orskov, Heaton, Baylis y Alberti, 1985)
(Fig. 1).
Pensamos que la estimulación quimiorreceptora del CC puede ser esencial para activar
los mecanismos GABAérgicos en NTS tanto en la regulación de la ventilación y circulación
pulmonares (Tabata, Kurosawa, Kikuchi, Hida, Ogawa, Okabe, Tun, Hattori y Shirato, 2001;
Wasserman y col., 2002), como en la energética cerebral, es decir en la homeostasis de la
glucosa después de la estimulación hipóxica de los RCC.
17
JUSTIFICACIÓN
En la literatura consultada no se han encontrado antecedentes que describan los efectos
producidos por el GABA en el NTS en relación a la homeostasis de la glucosa sin y con
estimulación anóxica de los RCC. Este estudio forma parte de una línea de investigación,
iniciada por el Dr. Ramón Álvarez-Buylla, demostrando por primera vez en el mundo, que los
receptores del cuerpo carotídeo intervienen en la homeostasis de la glucosa (Álvarez-Buylla,
1981). Los resultados aquí presentados contribuirán a dilucidar los factores que participan en
la captación de glucosa por SNC, y a conocer cómo se regulan las fuentes de energía en el
cerebro. Dicho conocimiento será importante para analizar las disfunciones en las alteraciones
de glucosa y oxigenación cerebral, y nos permitirá acceder a tratamientos adecuados en estas
patologías.
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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Estudios de Tabata y col. (2001) y Wasserman y col. (2002)
indican que la
estimulación quimiorreceptora puede ser esencial para activar los mecanismos GABAérgicos
en el NTS en la regulación de la ventilación pulmonar. Otras investigaciones señalan la
importancia del GABA en el NTS sobre la regulación cardiovascular (Ito y Sved, 1997).
Tanto en la regulación cardiovascular, como en la regulación
respiratoria, participan
mecanismos que involucran a los receptores GABAA (Ito y Sved, 1997) y GABAB (Vitela y
Mifflin, 2001) en el NTS. La actividad GABAérgica regula la presión arterial a través de la
liberación de AVP (Catelli y Col., 1987) y del incremento del tono simpático (Landulpho y
col., 2003). El incremento en la actividad simpática con aumento de AVP activa también la
liberación de glucagón y catecolaminas, hormonas que estimulan la glucogenolisis hepática,
dando como resultado un aumento en la glucemia (Rohner-Jeanrenaud y col., 1983, Spruce y
col., 1985).
Con estos antecedentes nos planteamos el estudio de la participación del GABA en
NTS sobre el reflejo hiperglucemiante con retención de glucosa por cerebro producido por la
estimulación de los RCC con NaCN. Este planteamiento a manera de pregunta sería el
siguiente.
¿El GABA en el NTS, modula la respuesta hiperglucemiante y la retención
de glucosa cerebral post-estimulación hipóxica de los quimiorreceptores del cuerpo
carotídeo (RCC) en ratas?
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HIPÓTESIS GENERAL
El GABA en el NTS modula el reflejo hiperglucemiante y la retención de glucosa cerebral
después de la estimulación de los quimiorreceptores carotídeos con NaCN en ratas.
HIPÓTESIS ESTADÍSTICAS
Hipótesis alterna:
El GABA en el NTS modula el reflejo hiperglucemiante con retención de glucosa cerebral por
la estimulación de los RCC con NaCN.
Hipótesis nula:
El GABA en el NTS no influye en la modulación del reflejo hiperglucemiante con retención
de glucosa cerebral por la estimulación de los RCC con NaCN.
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OBJETIVO GENERAL
Estudiar la participación del GABA, sus agonistas y antagonistas, en la modulación a
nivel de NTS, en la respuesta hiperglucemiante con retención de glucosa cerebral después de
la estimulación de los receptores del cuerpo carotídeo con NaCN.
OBJETIVO ESPECÍFICOS
a) Determinar los niveles de glucosa en plasma y la retención de glucosa cerebral después de
la estimulación de los RCC en ratas control, antes y después de la inyección de solución salina
(sol. sal.) en NTS.
b) Determinar los niveles de glucosa en plasma y la retención de glucosa cerebral después de
la estimulación de los RCC en ratas, antes y después de la inyección de muscimol (agonista
GABAA) en NTS.
c) Determinar los niveles de glucosa en plasma y la retención de glucosa cerebral después de
la estimulación de los RCC en ratas, antes y después de la inyección de bicuculina
(antagonista GABAA) en NTS.
d) Determinar los niveles de glucosa en plasma y la retención de glucosa cerebral después de
la estimulación de los RCC en ratas, antes y después de la inyección de baclofén (agonista
GABAB) en NTS.
e) Determinar los niveles de glucosa en plasma y la retención de glucosa cerebral después de
la estimulación de los RCC en ratas, antes y después de la inyección de phaclofén
(antagonista GABAB) en NTS.
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MATERIAL Y MÉTODOS
Diseño de estudio: experimental
Universo de estudio: ratas Wistar. La rata es, en la actualidad, el animal de laboratorio de
elección por la semejanza en sus aparatos y sistemas con el humano. Además, esta especie es
fácilmente manipulable, y tiene una alta capacidad de reproducción (Chousleb, Hernández,
Carrasco, Celaya, Heredia y Mondragón, 1997).
Tamaño muestral: mediante la fórmula para medias de muestras independientes se consideró
un tamaño muestral de 10 ratas para cada grupo, considerando estudios previos que evaluaron
la actividad del GABA en el NTS (Woods y Porte, 1975) utilizando la siguiente fórmula:
n= 2(Za+ Zb)2*S2
d2
Donde:
n = sujetos necesarios en cada una de las muestras
Z = Valor Z correspondiente al riesgo deseado (1.96)
Z = Valor Z correspondiente al riesgo deseado (0.84)
S2 = Varianza de la variable cuantitativa que tiene el grupo control o de referencia (144).
d = Valor mínimo de la diferencia que se desea detectar (31)
En base a esta fórmula nos da una n=6.25, por lo que llevamos a una n= 9 y/o10 por grupo
como margen de seguridad.
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Criterios de selección:
Inclusión: ratas Wistar de 280-300 g de peso, 4 meses de edad, mantenidas en
condiciones de luz-obscuridad 12h/12h, a temperatura de 24o C y en ayuno de 12h antes del
experimento, con libre acceso al agua con azúcar (10%).
No inclusión: ratas que no reunieron las condiciones que se mencionan en los criterios
de inclusión.
Eliminación: ratas con procedimientos quirúrgicos no adecuados e inyecciones de
sustancias experimentales fuera del NTS.
Variables
Independiente: inyecciones de sol. sal., muscimol, bicuculina, baclofén y phaclofén en el
NTS y estimulación de RCC.
Clasificación de la variable por su naturaleza, escala de medición: cualitativa,
nominal.
Operacionalización de la variable: es la aplicación de sol.sal., agonistas y
antagonistas del GABA en NTS y la estimulación de los RCC.
Dependiente: la respuesta glucémica y la retención de glucosa por cerebro.
Clasificación de la variable por su naturaleza, escala de medición: cuantitativa,
continua.
Operacionalización de la variable: es la cantidad de glucosa circulante en las sangres
arterial y venosa, así como su retención por el cerebro, en ratas sometidas al estudio
experimental. La unidad de medición será mg/dL. La retención de glucosa por cerebro se
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determinará de manera indirecta, tomando como referencia las diferencias de glucosa en la
arteria femoral (glucosa que entra al cerebro) y en el seno yugular (glucosa que sale del
cerebro).
Animales y procedimientos quirúrgicos: los experimentos se realizaron en el laboratorio de
Neuroendocrinología del Centro Universitario de Investigaciones Biomédicas en ratas Wistar
de 280-300 g de peso, con 4 meses de edad mantenidas en condiciones de luz-obscuridad
12h/12h, a temperatura ambiente y en ayuno de 12h antes del experimento. Las ratas se
anestesiaron con pentobarbital sódico (Anestesal, Pfizer, 3 mg/100 g por vía intraperitoneali.p.), manteniendo el nivel de anestesia constante durante todo el experimento por infusión
intraperitoneal (0.063 mg/min) de una solución de pentobarbital sódico a concentración de 1.8
mg/100 ml en sol. sal. al 0.9%. Bajo estas condiciones, se conservó el reflejo palpebral pero
no se observaron reacciones dolorosas. Para la ventilación artificial se utilizó un respirador
para pequeñas especies (Stoelting-Ugo Basile) conectado a una cánula endotraqueal
(intubación por vía bucal), con frecuencia de 54 respiraciones/min y presión positiva hasta
evitar los movimientos respiratorios espontáneos de la rata. (Álvarez-Buylla y Álvarez-Buylla,
1988).
Los experimentos se realizaron en 48 ratas divididas en cinco grupos: 10 en un grupo
control con sol.sal., y otros 4 grupos: 9 con muscimol, 9 con bicuculina, 10 con baclofén y 10
con phaclofén). Este tamaño de muestra se tomó en base a trabajos anteriores (Woods y Porte,
1975; Ito y Sved, 1997).
La rata se colocó sobre la mesa de operaciones (Álvarez-Buylla y col., 1991) en
decúbito dorsal. Se realizó incisión por línea media en cara ventral del cuello, desde 2 mm de
la base del maxilar hasta el extremo cefálico del esternón. Se disecó la vena yugular externa
derecha, en un tramo de 1 cm, y con ayuda de ganchillos de vidrio, se cateterizó con un tubo
de silastic (Dow Corning 602-155) hasta el seno venoso yugular (Álvarez-Buylla y Bencosme,
1981). Para cateterizar la arteria femoral, se incidió la región inguinal en sentido transversal al
pliegue, hasta el tercio superior de la cara interna y media del muslo derecho hasta visualizar
el paquete vásculo-nervioso; la arteria femoral se disecó y cateterizó hasta aorta abdominal
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con un tubo de polietileno (PE-10 Clay Adams). Las cateterizaciones de los vasos se hicieron
con catéteres previamente heparinizados y sin interrumpir su circulación normal (ÁlvarezBuylla y Bencosme, 1981). Al final de cada experimento se verificó la posición correcta de
los catéteres.
Estimulación de los RCC: para estimular los RCC con NaCN, el seno carotídeo izquierdo se
aisló temporalmente de la circulación general (preparación de seno carotídeo aislado)
(Álvarez-Buylla y Roces de Álvarez-Buylla, 1975). Tanto la carótida externa (por encima de
la arteria lingual) como la carótida interna izquierda (cerca del foramen yugular) se ocluyeron
temporalmente (40 s) durante las inyecciones de NaCN para evitar su paso a la circulación
cefálica y/o circulación general. Serían necesarios más de 5 min para producir isquemia
cerebral (Wu, Fujihara, Yao, Qi, Li, Shimoji y Baba., 2003). Con esta técnica únicamente el
área del seno-cuerpo carotídeo izquierdo queda expuesta al cianuro.
La estimulación
quimiorreceptora se efectuó inyectando lentamente NaCN (5 µg/100 g en 0.25 ml de sol. sal.)
a través de una aguja del No 27 en la arteria carótida común izquierda, con objeto de evitar la
estimulación barorreceptora (Álvarez-Buylla, 1954) (Fig 5 A).
Obtención de muestras de sangre para análisis de glucosa: se obtuvieron 0.12 mL de
sangre arterial (arteria femoral) y 0.12 mL de sangre venosa procedente del cerebro (seno
yugular). La colección de sangre se realizó a los tiempos siguientes: t=-10 min y t=-5 min
(antes de la aplicación de las drogas en NTS y de la estimulación de los RCC), y t=5 min, t=10
min, t=20 min, t=30 min, t=40 min y t=50 min (después de la estimulación de los RCC); la
inyección de drogas en NTS se hizó al t=-4 min (4 min antes de la estimulación de los RCC)
(Montero y col., 2000; Yarkov y col., 2001). En cada experimento la extracción total de
sangre fue de 3.84 mL (16% del volumen total). Para compensar la pérdida de sangre, las
ratas recibieron después de cada muestra de sangre una inyección de 0.2 mL de NaCl. al 0.9%.
Las muestras de sangre fueron centrifugadas (centrífuga refrigerada, Beckman T J-6) a 3000
rpm durante 5 min y se hizo la determinación de glucosa en plasma por el método de glucosaoxidasa (analizador Beckman).
25
Microinyecciones en NTS: después de exponer la superficie dorsal del cráneo de la rata, se
fijó la cabeza en un esterotáxico (Stoelting) y se hizo una craneotomía occipital. En el NTS
izquierdo, se insertó una aguja de 200 µm de diámetro conectada a una microjeringa
(Hamilton, de 0.1 a 0.5 µl) para las inyecciones de las drogas en un volumen de 100 nL
durante 20-30 s (Montero y col., 2000). Las coordenadas para abordar el NTS (P=12.7 mm,
L=1.45 mm, V=7.7 mm) fueron las descritas por Paxinos y Watson (1986). Para marcar el
punto de inyección, al final de cada experimento, se inyectó azul de metileno (1%, mismo
volumen) utilizando la misma microjeringa (Fig 5 B). La rata se sacrificó por decapitación
con guillotina (Waynforth y Flecknell, 1992), removiendo el cerebro que se congeló en
ultracongelador (Revco) para después realizar los cortes en críomicrotomo (Leica), teñir con
violeta de cresilo y verificar histológicamente el lugar de la inyección (Bures, Buresova y
Hunston, 1983; Yarkov, Galtchenko y Kovalev, 1994) (Fig. 6).
26
Fig. 5. Diseño experimental. A) Para estimular los quimiorreceptores carotídeos, se aisló
temporalmente el seno carotídeo de la circulación general durante las inyecciones de NaCN.
Las tomas de sangre se obtuvieron del seno yugular (venosa encefálica) y de la arteria femoral
(arterial). B) Se introdujo una cánula en NTS (estereotáxico) para hacer las microinyecciones
de sustancias químicas. aa, aorta abdominal; acc, arteria carótida común; ace, arteria carótida
externa; aci, arteria carótida interna; af, arteria femoral; al, arteria lingual; nsc, nervio del seno
carotídeo; RCC, receptores del cuerpo carotídeo; sc, seno carotídeo; sy, seno yugular; tc,
tronco celiaco.
27
Fig. 6. Sección coronal (40µm) del tallo cerebral en ratas con inyecciones en el NTS teñidas
con violeta de cresilo. La flecha indica el sitio de la inyección
.
Administración de mediadores GABAérgicos en NTS: las drogas que se utilizaron fueron:
muscimol (agonista GABAA, 150 pmol), baclofén (agonista GABAB, 400 pmol), bicuculina
(antagonista GABAA, 400 pmol) y phaclofén (antagonista GABAB, 400 pmol) (Tabata,
Kurosawa, Kikuchi, Hida, Ogawa, Okabe, Tun, Hatori y Shirato, 2001) disueltos, cada uno, en
100 nL de sol. sal. En los experimentos control se inyectó únicamente sol. sal, 100 nL.
28
Protocolo experimental: los animales se sometieron a los siguientes procedimientos
experimentales:
a) Inyección de NaCN en el SC en ratas anestesiadas, 4 min después de la inyección de
solución salina en NTS (n= 10) (control).
b) Inyección de NaCN en el SC en ratas anestesiadas, 4 min después de la inyección de
muscimol (agonista GABAA) en NTS (n= 9) (Experimental 1).
c) Inyección de NaCN en el SC en ratas anestesiadas, 4 min después de la inyección de
bicuculina (antagonista GABAA) en NTS (n= 9) (Experimental 2).
d) Inyección de NaCN en el SC en ratas anestesiadas, 4 min después de la inyección de
baclofen (agonista GABAB) en NTS (n= 10) (Experimental 3).
e) Inyección de NaCN en el SC en ratas anestesiadas, 4 min después de la inyección de
Phaclofen (antagonista GABAB) en NTS (n= 10) (Experimental 4).
Análisis estadístico: los valores se expresaron en promedios y/o porcentajes±error estándar.
La comparación entre los valores, antes (t=-5) (promedio entre las 2 basales que se tomaron a
t=-10min y t=-5min) y después de la aplicación de las drogas y la estimulación RCC en cada
grupo, se hizó con la prueba “t”pareada, y la prueba “t” student para comparar los valores en
porcentajes como el cambio en % del nivel basal determinado por el promedio de las dos
basales. La comparación entre todos los grupos se realizó con ANOVA y la prueba de
Scheffé. El intervalo de confianza se fijó en 95%.
29
RESULTADOS
Estimulación de los RCC en ratas normales con inyección de sol. sal. en NTS
(control).
La estimulación de los RCC con 5µg/100g de NaCN inyectado en el senocarotídeo
circulatoriamente aislado en ratas después de una inyección de sol. sal. en NTS, produjo
incrementos significativos en la glucemia arterial en todos los tiempos analizados después de
la estimulación, alcanzando el nivel máximo a t=20 min (174.9±3.57 mg/dL, P<0.001) (Fig.
7A, Tabla 1). De la misma manera, la concentración de glucosa en plasma venoso aumentó
en los tiempos t=10, t=20, t=30, t=40 y T=50 min después de la estimulación de los RCC,
llegando al punto más alto en t=30 min (151.2±3.12 mg/dL, P<0.001) (Fig. 7A, Tabla 2). Al
calcular las diferencias arterio-venosas (a-v) de glucosa (retención de glucosa cerebral) se
obtuvo un incremento significativo en los tiempos t=10, t=20 t=30, t=40 y t=50 después de la
estimulación de los RCC, el incremento máximo fue, a t=20 min (31.5±4.17 mg/dL, P<0.001)
(Fig. 7B, Tabla 3).
30
Fig. 7. Estimulación de los RCC con NaCN (5µg/100g) después de la inyección de sol. sal.
(100 nL) en el NTS en ratas normales anestesiadas (n=10) A)glucemia arterial (a) y venosa
(v); NaCN, cianuro de sodio; NTS, núcleo del tracto solitario; SC, seno carotídeo; sol.sal,
solución salina. B)Diferencias a-v de glucosa (retención de glucosa encefálica). Los valores
son medias±error estándar, *P<0.05, **P<0.001.
31
Estimulación de los RCC en ratas normales con inyección de muscimol (agonista
GABAA) en NTS.
Cuando se inyectó un agonista GABAA, como es el muscimol (250µg/200 nL sol.sal.),
en NTS 4 min antes de la estimulación de los RCC con NaCN (5µg/100g) (T= 0 min), se
observó un aumento significativo (comparando cada tiempo con su basal) en la concentración
de glucosa en sangre arterial a t=10 min, t=20 min, t=30 min y t=40 min post-estimulación,
alcanzando el nivel máximo a t=40min (328±18 mg/dL, **P<0.01) (Fig. 8A, Tabla 1). De la
misma manera, se observaron aumentos significativos en las concentraciones de glucosa en
sangre venosa a los t=10 min, t=20 min, t=30 min, t=40 min y T=50 min post-estimulación,
siendo el nivel máximo a t=50 min. (297±23 mg/dL, *P<0.05) (Fig. 8A, Tabla 1 y 2). El
aumento en la concentración de glucosa fue mayor en la sangre arterial que en la venosa dando
como resultado un aumento significativo (P<0.05) tardío en las diferencias a-v de glucosa
cerebral en t=40 min y t=50 min después de la inyección de NaCN en el SC circulatoriamente
aislado (Fig. 8B, Tabla 3).
32
Fig. 8. Estimulación de los RCC con NaCN (5µg/100g) después de la inyección de muscimol
(250 pmoles en 100 nL) en el NTS en ratas normales anestesiadas (n=9) A)glucemia arterial
(a) y venosa (v); NaCN, cianuro de sodio; NTS, núcleo del tracto solitario; SC, seno carotídeo.
B)Diferencias a-v de glucosa (retención de glucosa encefálica). Los valores son medias±error
estándar, *P<0.05, **P<0.001.
33
Estimulación de los RCC en ratas con inyección de bicuculina (antagonista GABAA) en
NTS.
La estimulación de los RCC con NaCN (5µg/100g) (t=0 min), 4 min después de la
inyección de un antagonista GABAA, como es la bicuculina (400 µg/100nL) en NTS, no
produjo
cambios significativos en las glucemias arterial y venosa encefálicas, ni en la
retención de glucosa encefálica en ninguno de los tiempos observados, cuando éstos se
compararon con su basal (Figs. 9A y 9B, Tablas 1, 2 y 3). Es decir, la bicuculina en NTS tuvo
un efecto contrario al producido por la inyección de muscimol pos-estimulación RCC en
relación a la glucemia.
Estimulación de los RCC en ratas con inyección de baclofen (agonista GABAB) en NTS.
La estimulación de los RCC con NaCN (5µg/100g) (t=0 min), 4 min después de la
inyección de un agonista GABAB como es el baclofén (400 µg/100nL), en NTS, no produjo
cambios significativos en las glucemias arterial y venosa ni en las diferencias a-v de glucosa
encefálica, cuando los resultados se compararon con sus respectivas basales. Es decir, después
de este agonista GABAB se inhibió el reflejo hiperglucemiante obtenido en los experimentos
control ya citados con inyecciones de sol. sal. en NTS (Figs. 10A y 10B, Tablas 1, 2 y 3).
Es decir, el baclofén en NTS revierte el efecto sobre la glucemia y disminuye la retención de
glucosa en cerebro después de la estimulación de los RCC.
34
Fig. 9. Estimulación de los RCC con NaCN (5µg/100g) después de la inyección de bicuculina
(400 pmoles en 100 nL) en el NTS en ratas normales anestesiadas (n=9) A)glucemia arterial
(a) y venosa (v); NaCN, cianuro de sodio; NTS, núcleo del tracto solitario; SC, seno carotídeo.
B)Diferencias a-v de glucosa (retención de glucosa encefálica). Los valores son medias±error
estándar.
35
Fig. 10. Estimulación de los RCC con NaCN (5µg/100g) después de la inyección de baclofen
(400 pmoles en 100 nL) en el NTS en ratas normales anestesiadas (n=10) A)glucemia arterial
(a) y venosa (v); NaCN, cianuro de sodio; NTS, núcleo del tracto solitario; SC, seno carotídeo.
B)Diferencias a-v de glucosa (retención de glucosa encefálica). Los valores son medias±error
estándar, *P<0.05.
36
Estimulación de los RCC en ratas con inyección de phaclofén (antagonista GABAB) en
NTS.
Cuando se inyectó un antagonista de los receptores GABAB, como es el phaclofén
(400µg/100 nL), 4 min antes de la estimulación de los RCC con NaCN (5µg/100g) (T=0 min),
en NTS, se observó un aumento significativo en todos los tiempos analizados, t= 5, t=10,
t=20, t=30, t=40, y t=50, tanto en las glucemias arterial y venosa, como en la retención de
glucosa encefálica (**P<0.01) (Figs. 11A y 11B y Tablas 1, 2 y 3). Es decir estos resultados
indican que hay una potenciación de la respuesta hiperglucemiante provocada por la
estimulación de los RCC en ratas controles.
Fig. 11. Estimulación de los RCC con NaCN (5µg/100g) después de la inyección de
phaclofén (400 pmoles en 100 nL) en el NTS en ratas normales anestesiadas (n=10)
A)glucemia arterial (a) y venosa (v); NaCN, cianuro de sodio; NTS, núcleo del tracto solitario;
SC, seno carotídeo. B)Diferencias a-v de glucosa (retención de glucosa encefálica). Los
valores son medias±error estándar, *P<0.05 y **P<0.01.
37
Con objeto de hacer más evidentes los cambios en las diferencias a-v de glucosa
encefálica (retención de glucosa) descritos en todos los experimentos anteriores, los valores
correspondientes se convirtieron a porcentajes respecto a su basal, y los efectos así obtenidos
se graficaron comparando: A)la retención de glucosa encefálica en el grupo con la inyección
de un agonista GABAA (muscimol) en NTS con los resultados obtenidos con la inyección de
un antagonista GABAA (bicuculina), y con los resultados obtenidos en los experimentos
control en los que se inyectó sol. sal. en NTS, después de la estimulación de los RCC con
NaCN.
Estos resultados nos muestran que no hay diferencias significativas entre los
experimentos con muscimol, su control y su antagonista (bicuculina) (Fig. 12A).
B)la
retención de glucosa encefálica en el grupo con la inyección de un agonista GABAB (baclofén)
en NTS con los resultados obtenidos con la inyección de un antagonista GABAB (phaclofén), y
con los resultados obtenidos en los experimentos control en los que se inyectó sol. sal. en
NTS, después de la estimulación de los RCC con NaCN.
Cuando comparamos los
experimentos de baclofén con los de un antagonista GABAB (phaclofén), se obtuvo un
aumento significativo desde t=5 min hasta t=50 min después de la estimulación de los RCC,
mientras que la comparación con el grupo control que recibió sol. sal., nos indicó aumentos
significativos a partir de t=10 min hasta t= 50 min (Fig. 12B).
38
Fig. 12. Retención de glucosa encefálica producida por la estimulación de los RCC con NaCN
(5 µg/100 g ) 4 min después de las inyecciones de agonistas GABAA y GABAB, antagonistas
GABAA y GABAB y sol.sal. en NTS. A)comparación entre las inyecciones de muscimol
(250 pmol/100 nL), bicuculina (400 pmol/100 nL) y sol. sal. (100 nL); B)comparación entre
las inyecciones de baclofén (400 pmoles /100 nL,), phaclofén (400 pmol/100 nL,) y sol.sal.
(100 nL) en ratas normales anestesiadas. Los valores se expresan como cambios en % de su
basal (valores absolutos en la tabla 3), *P<0.05, **P<.001.
39
Tabla 1. Cambios en las concentración de glucosa en sangre arterial (mg/dL) en ratas
normales anestesiadas, antes y después de la estimulación de los RCC con NaCN (5 µg/100 g)
4 min después de la inyección de sol. sal. y/o de agonistas y antagonistas de los receptores
GABAA y GABAB en NTS.
Ratas
M I NUTOS
(n=10)
Basal
Sol.sal
5
10
20
30
40
50
1734*
1715*
1725*
1293
1283*
1585*
1754**
18714
20215
23013*
25716*+ 27219*+ 29524**+ 30426*+
16013
17614
18015
18517
19321
20424
21428
14812
15414
15215
15116
15217
15721
16524
1303
1677**++ 2069**
23314**
26917**
29922**
31122**
(n=10)
Muscimol
(n=10)
Bicuculina
(n=9)
Baclofén
(n=9)
Phaclofén
(n=10)
Los valores son medias aritméticaserror estándar; la estimulación de los RCC (NaCN 5
g/100g) se hizo a t=0 min (inmediatamente después de la Basal); la Basal representa el
promedio de los t=-10 y t=-5 min; *P<0.05, **P<0.01, indican la significancia en cada tiempo
experimental de cada uno de los grupos con su propia basal (prueba t de Student). +P, indica la
significancia entre cada grupo experimental con el grupo control tomando en cuenta cada
tiempo por separado los (pruebas ANOVA y Scheffé).
40
Tabla 2. Cambios en las concentración de glucosa en sangre venosa (mg/dL) en ratas
normales anestesiadas, antes y después de la estimulación de los RCC con NaCN (5 µg/100 g)
4 min después de la inyección de sol. sal. y/o de agonistas y antagonistas de los receptores
GABAA y GABAB en NTS.
Ratas
M I NUTOS
Basal
Sol.sal
5
10
1113
1163**
1373**
16915
18414+
14713
20
30
40
50
1433**
1513**
1525**
1506**
19414
21814*+
23415*+
25821*+
27023*+
15914
16314
168.16
17821
18425
18625
13012
13813
14014
13815
13817
14318
14721
1224
1436**
1679**
19914**
23117**+
25619**+
28421**+
(n=10)
Muscimol
(n=10)
Bicuculina
(n=9)
Bacoflen
(n=9)
Phaclofen
(n=10)
Los valores son medias aritméticaserror estándar; la estimulación de los RCC (NaCN 5
g/100g) se hizo a t=0 (inmediatamente después de la basal; la Basal representa el promedio
de los t=-10 y t=-5 min; *P<0.05, **P<0.01, indica la significancia en cada tiempo
experimental de cada uno de los grupos con su propia basal (prueba t de Student). +P, indica
la significancia entre cada grupo experimental con el grupo control tomando en cuenta cada
tiempo por separados los (pruebas ANOVA y Scheffé).
41
Tabla 3. Cambios en la retención de glucosa encefálica (mg/dL) en ratas normales
anestesiadas, antes y después de la estimulación de los RCC con NaCN (5 µg/100 g) 4 min
después de la inyección de sol. sal. y/o de agonistas y antagonistas de los receptores GABAA y
GABAB en NTS.
Ratas
M I NUTOS
Sol.sal
Basal
102
122
214*
324**
214*
192**
223*
194
195
347 +
3910
4111
377*
346*
122
173
173
173
185
236
288
192
163
122*
133
133
144
185
81
244**
415**+
497**
338*
448**
285**
5
10
20
30
40
50
(n=10)
Muscimol
(n=10)
Bicuculina
(n=9)
Bacoflen
(n=9)
Phaclofen
(n=10)
Los valores son medias aritméticaserror estándar; la estimulación de los RCC (NaCN 5
g/100g) se hizo a t=0 (inmediátamente después de la Basal); la Basal representa el promedio
de los t=-10 y t=-5 min; *P<0.05, **P<0.01, indica la significancia en cada tiempo
experimental de cada uno de los grupos con su propia basal (prueba t de Student). +P, indica
la significancia entre cada grupo experimental con el grupo control tomando en cuenta cada
tiempo por separados los (pruebas ANOVA y Scheffé).
42
DISCUSIÓN
Estos resultados indican que el sistema GABAérgico en el NTS, en ratas normales
anestesiadas, modifica el reflejo hiperglucemiante con retención de glucosa encefálica
evocado por la estimulación quimiorreceptora del cuerpo carotídeo con NaCN.
En los mamíferos el NTS juega un papel esencial en la regulación e integración de los
reflejos respiratorios y cardiovasculares. Recibe información aferente de sensores periféricos,
de otras áreas del tallo cerebral y de la médula espinal, proporcionando el soporte anatómico
de un complejo sistema de control. Aunque se ha descrito que la región caudal del NTS en la
rata contiene la mayor parte de las terminales sinápticas procedentes de los quimiorreceptores
carotídeos que participan en la regulación respiratoria (Housley y Sinclair, 1988), también en
el área ventrolateral del NTS, el GABA juega un papel importante en el control de esta
función (Wasserman y col., 2002). En efecto, los receptores GABA en NTS intervienen en las
vías del reflejo quimiorreceptor carotídeo (Suzuki, Tetsuka y Endo, 1999), y los agonistas y
antagonistas de los receptores GABA en NTS participan, así mismo, en la regulación
cardiovascular y en la homeostasis de los fluidos corporales (Ito y Sved, 1997; Tanaka,
Mashiko, Kawakami, Ushigome y Nomura, 2002). En el NTS se originan fibras eferentes
simpáticas y no-simpáticas hacia la periferia y se sugiere que podrían formar parte de vías
inhibitorias de origen central (Ciriello y col, 1981). También se ha descrito el efecto inhibidor
del GABA en el control central de la secreción de AVP (Knepel, Nutto y Hertting, 1980;
Brennan y col., 1984), y en trabajos anteriores de nuestro laboratorio, se demuestra que la
AVP, a nivel del NTS, facilita las respuestas hiperglucemiantes con retención de glucosa
encefálica iniciadas por la estimulación de los RCC (Montero y col., 2000; Yarkov y col.,
2001).
El objetivo de este trabajo fue estudiar si el GABA en el NTS tiene algún efecto sobre
la homeostasis de la glucosa, y en particular, sobre los reflejos de hiperglucemia con retención
de glucosa por SNC post-estimulación de los RCC con NaCN. La hipótesis era que el GABA
liberado en NTS al recibir la información quimiorreceptora periférica, actúa sobre señales
AVP-érgicas procedentes de hipotálamo para modificar
43
información relevante para el
metabolismo de la glucosa. En nuestros experimentos, las microinyecciones de los agonistas
y/o antagonistas de los receptores GABAA y GABAB en el NTS fueron directas y transitorias,
por lo que no es probable la persistencia de las drogas utilizadas en los sitios de inyección por
periodos de tiempo prolongados, con una sobre-saturación de sitios receptores.
Estas
observaciones nos indicaron que los resultados obtenidos, no se debían a efectos noespecíficos, y cuando las inyecciones de las drogas se hicieron fuera del NTS (experimentos
control no reportados), no se obtuvieron las respuestas descritas en Resultados.
En la primera serie de experimentos en ratas controles, con inyecciones de sol. sal. en
NTS, 4 min antes de la estimulación de los RCC con NaCN en el seno carotídeo
temporalmente aislado de la circulación general (Figs. 7A y 7B, Tablas 1, 2 y 3), se
observaron cambios semejantes a los encontrados por Álvarez-Buylla y col. (1975, 1988,
1994, 1997) que plantean la existencia de vías aferentes y efectoras conectadas a elementos
centrales para regular los niveles de glucosa en SNC y en sangre. Es decir, en nuestros
experimentos control con inyecciones de sol. sal. en el tallo cerebral, la manipulación
experimental y el vehículo para disolver los distintos compuestos, por sí solos, no alteraron el
reflejo hiperglucemiante con retención de glucosa encefálica sin inyecciones en NTS. Por otro
lado, si asumimos que las microdosis de NaCN utilizadas en este trabajo, no estimulan a los
barorreceptores (Álvarez-Buylla, 1954), los cambios citados aquí se deben atribuir
a la
actividad quimiorreceptora propiamente dicha.
La aplicación local de un agonista de los receptores GABA A, como es el muscimol,
previo a la estimulación de los RCC con NaCN, no inhibió los reflejos sobre la glucemia
después de la estimulación RCC, por el contrario, se observó una potenciación con respecto a
los experimentos control que no fue significativa (Figs. 8A, 8B y 12A, Tablas 1, 2 y 3).
Estos resultados demuestran que si se tratara de un reflejo monosináptico, los receptores
GABAA no participarían de manera importante, en cuanto a inhibición se refiere, sobre las
alteraciones de la glucemia producidas por la estimulación de los RCC, aunque en un estudio
reciente se observa que las neuronas monosinápticas en el NTS son menos sensibles que las
neuronas polisinápticas (Zhang y Mifflin, 1998). El GABA es liberado en el NTS durante la
hipoxia y modula las respuestas respiratoria y cardiovascular a través de los receptores
44
GABAA (Tolstykh, Belugin y Mifflin, 2004; Suzuki, Nishina, Nakamura y Maruyama, 2004);
sin embargo, no hay estudios que señalen que los receptores GABAérgicos en NTS tengan
alguna participación en la homeostasis de la glucosa ante un estímulo anóxico sobre los
quimiorreceptores carotídeos.
Trabajos previos
demuestran que el pretratamiento con
pequeñas dosis de GABA o un agonista, como el muscimol, ante un estímulo presor, no
produce descensos significativos de la presión arterial, pero el mismo agonista sí reduce
significativamente la respuesta presora mediada por la liberación de AVP (Brennan y col.,
1984), posiblemente por la inhibición de la actividad simpática producida por los agonistas
GABAA. Se sugiere que los receptores GABAA en el NTS intervienen en la disminución de la
liberación de NA en el órgano subfornical (Tanaka y col., 2002), si esto es así, los resultados
obtenidos hasta aquí indican que el componente simpático no es importante para el reflejo
hiperglucémico por estimulación quimiorreceptora. Se han reportado, también, resultados
contradictorios en cuanto a la microinyección bilateral de muscimol en el sitio vasodepresor
ventrolateral del NTS, y la microinyección bilateral de muscimol en el sitio vasopresor
ventrolateral del mismo núcleo, y sus efectos sobre la presión sanguínea y frecuencia cardiaca
(Willette,
Krieger, Barcas y Sapru, 1983); demostrando la presencia de una respuesta
diferencial ante la aplicación de muscimol en el NTS, por la posible intervención de
interneuronas polisinápticas en las vías aferentes. Dichos resultados podrían explicar no sólo
la falta de inhibición del muscimol aplicado en
NTS, sino el incremento en el reflejo
hiperglucemiante después de la estimulación de los RCC, en nuestros experimentos.
La inyección de bicuculina (antagonista GABAA) en el NTS antes de la estimulación
de los RCC con NaCN, no produjo efectos significativos al comparar los valores de glucosa
en las sangres arterial y venosa, y en la retención de glucosa por cerebro en respuesta a la
estimulación RCC, con sus respectivas basales (Figs. 9A y 9B, Tablas 1, 2 y 3). Tampoco se
observaron diferencias significativas cuando se compararon curvas en % de su basal en los
grupos con muscimol, bicuculina y sol. sal. (Fig. 12A). Es decir, el GABA actuando a través
de receptores GABAA en NTS no inhibió el reflejo descrito en los experimentos control en
cuanto a retención de glucosa encefálica se refiere. Estudios previos indican que la bicuculina
inyectada en el núcleo dorsal del vago o en el núcleo ambíguo (cercanos al NTS) en ratas
produce un incremento inmediato y significativo en los niveles de insulina en plasma
45
(Bereiter, Berthoud, Becker y Jeanrenaud, 1982), que podría explicar los descensos en la
glucemia observados en nuestros experimentos. Sin embargo, la bicuculina inyectada por vía
ICV inhibe la acción moduladora del GABA en NTS, aumenta la actividad nerviosa y produce
hiperglucemia (Vitela y Mifflin, 2001; Nonogaki, Iguchi y Sakamoto, 1994). Estos efectos
contradictorios podrían explicarse por la utilización de distintas vías en la administración de
las drogas (acciones inespecíficas), y el uso de distintos anestésicos. Nosotros utilizamos el
pentobarbital sódico como anestésico a la misma dosis y vía utilizada por otros autores, sin
interferir en la secreción de vasopresina y oxitocina por hipotálamo (Tannahill, Sheward,
Robinson y Fink, 1991). Además, en trabajos previos de nuestro laboratorio hemos utilizado
este anestésico sin alterar el reflejo hiperglucemiantes con retención de glucosa por cerebro
(Álvarez-Buylla y col., 1973, 1975, 1981, 1988, 1997; Montero y col., 2000). De igual forma,
los estudios de Sved y Sved (1990) reportan que la inyección de ácido nipecótico (inhibidor
del transporte de GABA) en el NTS incrementa la presión arterial, pero este efecto no se
antagoniza con la bicuculina en NTS.
Cuando analizamos los efectos de los receptores GABAB, sobre los reflejos descritos
en este estudio, los resultados indican que dentro del NTS, las respuestas de estos receptores a
un agonista, inhiben el reflejo hiperglucemiante con retención de glucosa por cerebro postestimulación de los RCC con NaCN. Es decir, la inyección de baclofén (agonista GABAB),
en el NTS previo a la estimulación de los RCC con NaCN, revierte en forma significativa
(P<0.001) la respuesta hiperglucemiante después de la estimulación de los RCC con NaCN en
ratas control, comprobando, de esta manera, el efecto inhibidor de los receptores GABAB,
potentes moduladores de la actividad vasomotora de las neuronas en el NTS (Vitela y Mifflin,
2001), en la regulación de la glucosa ante un estímulo quimiorreceptor que eleva la glucemia
arterial (Figs. 11A, 11B, y 12B).
La disminución significativa en la retención de glucosa
cerebral observada a los 10 min después de la estimulación de los RCC en ratas con
administración de baclofén, pudiera explicarse por una función agonista inversa ya que se
señala que los receptores acoplados a proteínas G (GPCRs), como son los receptores GABAB,
tienen actividad constitutiva o intrínseca (Kniazeff, Saintot, Goudet, Liu, Charnet, Guillén y
Pin, 2004). En general, nuestros estudios son consistentes con trabajos previos en otros
sistemas de regulación en los que la inyección de baclofén en el subnúcleo comisular del NTS
46
disminuye los incrementos en la presión arterial y en la respiración producidos por la
estimulación quimiorreceptora carotídea (Suzuki, Tetsuka y Endo, 1999). Este efecto se
podría explicar por la acción del baclofén en NTS para disminuir la concentración de
noradrenalina en el órgano subfornical (Tanaka y col., 2002), probablemente por inhibición de
la actividad simpática sobre la médula adrenal. En ratas con hipertensión crónica existe una
autorregulación positiva (“up-regulation”) de la función de los receptores GABAB por el
aumento de aferencias al NTS derivadas del baroreflejo, y en estos casos el baclofén en NTS
produce un incremento de la presión arterial (Durgam, Vitela, Mifflin, 1999; Vitela y Mifflin,
2001); estos autores concluyen que los cambios en los estados fisiológicos pueden producir
alteraciones funcionales en los sistemas neurotrasmisores dentro del NTS. Postulamos que las
alteraciones en el NTS en respuesta a las variaciones en la glucemia en los RCC activarían el
sistema de receptores GABAB, aunque es probable que este efecto sea contrario cuando se
estimulan los aferentes quimiorreceptores (Jhamandas y Renaud, 1987). En el neoestríado se
ha visto que la activación de los receptores GABAB ejerce una potente acción presináptica
sobre la transmisión GABAérgica y glutamatérgica y este efecto inhibidor presináptico puede
influir de manera importante sobre la actividad funcional de los núcleos basales. El baclofén
reduce tanto los potenciales sinápticos inhibitorios mediados por GABA como los excitatorios
mediados por glutamato sin afectar la entrada de calcio en las terminales postsinápticas
(Calabresi y col., 1992). Es decir, de acuerdo a lo reportado por Suzuki y col, (1999) se puede
concluir que la estimulación de las aferencias quimiorreceptoras produce un aumento en la
respuesta cardiovascular y respiratoria, mientras que la estimulación de las aferencias
barorreceptoras producen una disminución de las respuestas cardiovascular y respiratoria
(Durgam y col., 1999). Sin embargo, los mecanismos centrales para estas respuestas no se
conocen.
En la última parte de resultados vemos que la inyección de phaclofén (antagonista
GABAB) en el NTS incrementó significativamente las respuestas en el reflejo
hiperglucemiante (P<0.001) con retención de glucosa por encéfalo en relación a los
experimentos control con inyección de sol.sal. en NTS, y revirtió de manera significativa
(P<0.001) el efecto del baclofén antes de la estimulación (Fig. 12B). Estos resultados son
consistentes con los obtenidos por otros autores, donde el phaclofén inyectado en el NTS fue
47
capaz de revertir totalmente los efectos cardiovasculares motivados por una inyección de ácido
nipecótico (inhibidor de la recaptura de GABA) en el mismo NTS (Sved y Sved, 1990), pero
no la elevación de presión provocada por el muscimol (agonista GABAA); resultados que
refuerzan la hipótesis de que el GABA liberado en las interneuronas del NTS actúa sobre
receptores GABAB para aumentar los niveles en la presión arterial (Tanaka y col., 2002), y por
nuestros experimentos, también, los niveles de glucosa en sangre arterial.
Interacción de receptores GABAA y GABAB en el NTS sobre la homeostasis de la
glucosa.
Después de analizar nuestros resultados, encontramos que en ratas normales
anestesiadas, las inyecciones de un agonista GABAA (muscimol) antes de la estimulación
RCC, potenció, las respuestas descritas en ratas control sobre los niveles glucémicos; por el
contrario, un antagonista GABAA (bicuculina) inhibió el reflejo
hiperglucemiante con
aumento en la retención de glucosa por cerebro, pero estos efectos no fueron significativos
cuando se compararon los valores en % de sus respectivas basales. Cuando se utilizó un
agonista GABAB (baclofén) inyectado en el NTS antes de la estimulación RCC se inhibieron
estos reflejos, y por el contrario la inyección de un antagonista GABAB ( phaclofén) en NTS,
previa a la estimulación, potenció los reflejos.
Estos resultados nos sugieren que los
receptores GABAA y GABAB en el NTS,
participan modulando las respuestas
hiperglucemiantes y de retención de glucosa por cerebro a la estimulación de los RCC con
NaCN. Es interesante ver que los receptores GABAA en NTS, tienen un efecto excitador
(inespecífico), mientras que los GABAB, tienen un efecto inhibidor (muy específico) sobre las
señales aferentes de los quimiorreceptores carotídeos. Por lo que respecta a los antagonistas
GABAA y GABAB, analizados en este trabajo, ocurre lo contrario respectívamente. Estas
observaciones nos llevan a postular la existencia de un mecanismo polisináptico en el NTS en
el que participan por lo menos dos interneuronas GABAérgicas (Jhamandas y Renaud, 1987)
48
para hacer el relevo de las señales aferentes procedentes de los quimiorreceptores del cuerpo
carotídeo. La primera interneurona GABAérgica, a través de receptores a dopamina, sustancia
P ó glutamato, se excitaría para liberar GABA que a su vez inhibiría a la segunda interneurona
GABAérgica a través de receptores GABAA; al hiperpolarizarse esta segunda interneurona se
inhibiría la liberación de GABA, dando como resultado una excitación de las neuronas
noradrenérgicas que se dirigen al núcleo supraóptico (NSO)
para liberar vasopresina y
producir hiperglucemia (Rofe y Williamson, 1983; Montero y col., 2000; Yarkov y col.,
2001). De esta manera, se podría explicar el porqué los agonistas GABAA (en este caso el
muscimol) producen un aumento pequeño de las señales quimiorreceptoras para excitar a las
neuronas vasopresinérgicas del NSO, con un aumento de la glucemia post-estimulación de los
RCC, pues el muscimol estaría inhibiendo a la segunda interneurona GABAérgica. Lo
contrario ocurriría con los antagonistas GABAA, como es la bicuculina , que al excitar a la
segunda interneurona GABAérgica, liberaría GABA para inhibir a las neuronas
noradrenérgicas y vasopresinérgicas del NSO del hipotálamo (Jhamandas y Renaud, 1987).
Esta excitación pudiera explicarse también por una función agonista inversa al interactuar la
bicuculina sobre la proteína con actividad constitutiva de los receptores GABAA (Kniazeff,
Saintot, Goudet, Liu, Charnet, Guillén y Pin, 2004).Con este esquema también podríamos
aclarar la inhibición que produce el agonista GABAB utilizado en NTS (baclofén) sobre las
respuestas hiperglucemiante y de retención de glucosa por cerebro post-estimulación de los
RCC.
En este último caso, se inhibiría la primera interneurona GABAérgica con la
subsecuente inhibición de la liberación del GABA, que produciría una excitación en la
segunda interneurona GABAérgica que hiperpolarizaría a las neuronas noradrenérgicas para
inhibir a las neuronas vasopresinérgicas del NSO. Lo contrario ocurre con los antagonistas
GABAB, en este caso el phaclofén. Esto nos puede explicar, tanto los aumentos en los reflejos
cardiovascular y ventilatorio como en los de la glucemia, después de la estimulación de los
quimiorreceptores carotídeos (Álvarez-Buylla, 1981; Eyzaguirre y Zapata, 1984; ÁlvarezBuylla y Álvarez-Buylla, 1988; Álvarez-Buylla y Álvarez-Buylla, 1994; Koyama y col., 2000;
López-Barneo y col., 2001; Pardal y López-Barneo, 2002). En el caso de la estimulación
barorreceptora, se obtiene una inhibición cardiovascular y ventilatoria (Ito y Sved, 1997;
Wasserman y col., 2002;) (Fig. 13).
49
El diseño experimental utilizado en este trabajo no permite analizar el efecto del
GABA en NTS y su relación con neuronas vasopresinérgicas en el NSO hipotalámico que
pudieran explicar el efecto hiperglucemiante (Hems y col., 1975; Rofe y Williamson, 1983),
pero otros estudios apoyan dicha participación en la regulación de la secreción de AVP en el
NSO y núcleo paraventricular (Tappaz y col., 1977, Knepel y col., 1980; Jhamandas y
Renaud, 1987). Resultados previos de este laboratorio demuestran, también, que la AVP en
NTS aumenta la respuesta hiperglucemiante y la retención de glucosa por el cerebro (Montero
y col., 2000; Yarkov y col., 2001), postulando que esta hormona tiene acciones central y
periférica produciendo hiperglucemia con aumento en la retención de glucosa por cerebro
después de la estimulación de los RCC (Montero y col., 2003).
La conclusión de este trabajo es que el GABA modula la respuesta hiperglucemiante y
la retención de glucosa por cerebro a través de los receptores GABAA, aumentando la
respuesta, y GABAB disminuyéndola después de la estimulación de los RCC con cianuro en
ratas. Los resultados aquí presentados contribuirán a dilucidar los factores que participan en la
captación de glucosa por SNC, y a conocer cómo se regulan las fuentes de energía en el
cerebro. Dicho conocimiento será importante para analizar las disfunciones en las alteraciones
de glucosa y oxigenación cerebral, y nos permitirá acceder a tratamientos adecuados en estas
patologías.
50
Fig. 13. A)Red nerviosa central que lleva la información periférica de quimio y
barorreceptores a las neuronas hipotalámicas secretoras de AVP (ver Figura 3). B) Esquema
propuesto en base a nuestros resultados, que explicaría la acción de los receptores GABA A y
GABAB en el NTS y su interacción con las fibras quimiorreceptoras carotídeas en el reflejo
hiperglucemiante por estimulación RCC. AH, adenohipófisis; BARO, aferencias de los
barorreceptores del seno carotídeo; cc, cuerpo calloso; GABA, ácido gamma-aminobutírico;
GLUT, glutamato; MVLC, médula ventrolateral caudal; NA, noradrenalina; NH,
nerohipófisis; NSO, núcleo supraóptico; NTS, núcleo del tracto solitario; QUIMIO, aferencias
de los quimiorreceptores carotídeos; SUS-P, sustancia P; +, excitatorio; -, inhibitorio.
51
CONCLUSIONES
1.- En los experimentos control, la inyección de sol. sal. en NTS no modificó los efectos
evocados por la estimulación RCC con NaCN sobre la glucemia.
con NaCN en el seno carotídeo.
2.- La inyección de muscimol, agonista GABAA, en el NTS produjo un aumento del reflejo
hiperglucemiante con retención de glucosa encefálica post-estimulación de los RCC
3.- La inyección de bicuculina, antagonista GABAA, en el NTS suprimió el reflejo
hiperglucemiante con retención de glucosa encefálica post-estimulación de los RCC con
NaCN en el seno carotídeo.
4.- La inyección de baclofén, agonista GABAB, en el NTS inhibió el reflejo hiperglucemiante
con retención de glucosa encefálica post-estimulación de los RCC con NaCN en el seno
carotídeo.
5.- La inyección de phaclofén, antagonista GABAB, en el NTS potenció el reflejo
hiperglucemiante con retención de glucosa encefálica post-estimulación de los RCC con
NaCN en el seno carotídeo.
6.- Con estos resultados llegamos a la conclusión que el GABA participa en la homeostasis de
la glucosa, modulando los reflejos de hiperglucemia y de retención de glucosa por cerebro
post-estimulación de los RCC con NaCN en el seno carotídeo en ratas. Esta modulación se
realiza a través de receptores GABAA y GABAB, donde, los primeros, potencian el reflejo, y
los segundos, lo inhiben.
52
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