Download fisiología del sistema nervioso.

FISIOLOGÍA DEL SISTEMA NERVIOSO.
Objetivos:





Exponer generalidades de la neurofisiología.
Comprender la organización funcional del sistema nervioso central y sus
componentes (neurona, células de neuroglia, meninges, líquido
cefalorraquídeo).
Comprender los fenómenos que intervienen en la generación y desarrollo del
potencial de acción en neuronas.
Comprender la importancia de los estímulos subumbrales despolarizantes e
hiperpolarizantes
Identificar diversas características o propiedades del potencial de acción.
NEUROFISIOLOGÍA. GENERALIDADES
La Neurofisiología es la parte de la Fisiología que estudia las funciones del
Sistema Nervioso (SN) (fig 1-1) y trata de explicar su significado e importancia. Este
estudio abarca desde los más elementales procesos de la actividad de la neurona y de
la fibra nerviosa, hasta el funcionamiento sumamente complejo e integrado del SN en
su conjunto.
Figura 1-1. Vista lateral izquierda del encéfalo y medula espinal (SNC) y de los nervios (SNP),
del perro.
El SN del hombre y de nuestros animales domésticos es el mecanismo de
control más extenso, complicado y perfeccionado que conocemos, debido en gran
medida a la existencia de hasta de tres billones de células nerviosas, de las cuales
sólo el 10% son neuronas y el resto son células de nutrición y soporte.
El SN recibe información sobre los cambios que se producen en el ambiente
que nos rodea o en el interior de nuestro organismo, analizando y clasificando señales
tan diversas como por ej., luz, sonidos, cambios de temperatura, gravitación,
sensación de presión y alteraciones de orden químico; toda esta información es
integrada, y posteriormente el SN regula, controla y ejecuta múltiples actividades.
Así, el SN controla acciones tan variadas como contracciones musculares,
funciones viscerales, e incluso actúa regulando la actividad de algunas glándulas;
aunque, el sistema endocrino colabora ajustando las funciones metabólicas y
hormonales, que en última instancia dependerán del SN.
Dentro de la Medicina Veterinaria, el estudio de la Neurofisiología adquiere
cada vez un mayor interés, ya que se encuentra en la base del conocimiento de los
mecanismos del comportamiento animal y también por su importancia para el
diagnóstico de los problemas neurológicos que afectan a nuestros animales
domésticos.
En el sistema nervioso existen tres funciones definidas: sensorial, motora e
integradora.
1) La función sensorial corre a cargo de los diferentes receptores que se encuentran
en la piel, en los músculos, tendones y articulaciones, y en los órganos de los sentidos
(ojo, oído, etc) que captan los estímulos sensoriales, y que posteriormente envían la
información a centros nerviosos superiores por las vías sensoriales (aferentes).
2) La función motora se encarga de responder a la información sensorial, a través de
las vías motoras (eferentes), mediante los efectores (músculos esqueléticos y lisos
además de las glándulas exocrinas y endocrinas).
3) La función integradora es la principal función del SN, pues procesa o filtra toda la
información que recibe. Sólo el 1% de la información sensorial se integra en los
centros superiores; el 99% restante, se filtra por ser una información rutinaria. La
información que se filtra se almacena en la memoria.
1 - LA NEURONA
La neurona (figs. 1-2, y 1-3) según Cajal, constituye la unidad anatómica y
funcional del SN. Se trata de células altamente especializadas que se caracterizan por:
a) ser excitables con capacidad de generar y de conducir impulsos nerviosos, b) ser
incapaces de multiplicarse al carecer de centrosomas, c) poseer una larga vida,
siempre que se encuentren en adecuadas condiciones de nutrición y oxigenación y d)
tener un elevado metabolismo por lo que requieren un continuo y abundante aporte de
oxígeno y glucosa. La hipoxia cerebral durante 5-10 sg produce pérdida de conciencia.
En los mamíferos superiores más
cercanos
al
hombre
(macaco
y
chimpancé) pueden existir hasta 100.000
millones de neuronas de forma y tamaño
muy variable; sin embargo, en todas las
neuronas encontramos los mismos
orgánulos celulares: un soma (cuerpo
celular) y unas prolongaciones. La
neurona está rodeada por una membrana
celular o axoplasma que rodea al
citoplasma y regula el transporte de
solutos. En el soma se encuentra el
núcleo rodeado de citoplasma, donde
podemos considerar unos orgánulos
comunes y otros específicos. Las
prolongaciones salen del propio cuerpo y
son de dos tipos: unas cortas, numerosas Figura 1-2.
Esquema de una
y con abundantes ramificaciones o
dendritas y otras que se proyectan como neurona tipo.
un eje de prolongación del cuerpo, el
axón. Los orgánulos comunes del soma
funcionan de modo similar a cualquier otra
célula (muscular, secretora, etc.); así,
encontramos un núcleo voluminoso con
un denso nucléolo, aparato de Golgi bien
formado, abundantes mitocondrias que servirán para aportar energía a la neurona y
unas partículas microsómicas que se encargan de la síntesis bioquímica. Como
orgánulos específicos del soma están los Cuerpos de Nissl que son agregados de
retículo endoplásmico rugoso rico en polirribosomas y cuya función es la renovación
de la membrana plasmática de la neurona. En las ramificaciones, encontramos, las
neurofibrillas cortas y los largos neurotúbulos; éstos van paralelos al eje longitudinal
del axón y se hallan envueltos por el axoplasma.
Tipos de neuronas. Se podría afirmar que no existen 2 neuronas iguales, según las
clasificaciones anatómicas e histológicas (según tamaño, forma y tinción), Así por
ejemplo (fig 1-3) encontramos: neuronas de Purkinje y estrelladas de la corteza
cerebelosa; neurona piramidal de la V capa de la corteza motora; neurona bipolar
de la retina y neurona sensorial cutánea. Sin embargo, y a pesar de la gran cantidad
y variedad de neuronas, funcionalmente, las neuronas sólo tienen dos tipos de señales
para comunicarse: potenciales locales y potenciales de acción.
Figura 1-3. Tipos de neuronas.
POTENCIAL DE ACCIÓN.
En lo general, la membrana plasmática de las células animales está polarizada,
ya que existe una diferencia de carga electroquímica a ambos lados de la misma. Esta
diferencia de carga se presenta básicamente entre las superficies interna y externa de
la membrana, pues, salvo esta diferencia, el citoplasma y el medio extracelular son
electroneutros. Tal condición determina la existencia de una diferencia de potencial
eléctrico entre el interior y el exterior celular, a la cual se le denomina, potencial de
membrana. Esta diferencia puede medirse colocando un electrodo dentro de la célula
y otro extracelularmente. En condiciones de reposo (cuando la célula no está siendo
estimulada) el potencial de membrana se denomina, potencial de membrana en
reposo y tiene un valor negativo, entre -40 y -90 mV (-70 mV en Figura 1.4), en
distintas células.
Figura 1-4. Potencial de membrana de reposo.
Algunos elementos determinantes del potencial de membrana son: las
concentraciones iónicas intra y extracelulares, la permeabilidad iónica de la
membrana, la temperatura y la actividad de ATPasas como la bomba de Na+-K+. Así,
por ejemplo, si las concentraciones iónicas se alteran puede alterarse el potencial de
membrana.
Figura 1-5. Canales iónicos en la
membrana citoplasmática de la célula
neuronal.
La
membrana
plasmática posee canales
para los iones potasio,
sodio, calcio y cloruro que
determinan
su
permeabilidad
iónica.
Para cada uno los iones
existen distintos tipos de
canales, como son los
canales de fuga, los
dependientes de voltaje,
dependientes de ligando,
dependientes
de
sustancias intracelulares,
dependientes
de
estímulos mecánicos, etc.
(Fig. 1.5).
Los canales de fuga se encuentran permanentemente abiertos, pero los demás
pueden estar abiertos o cerrados, por lo que la permeabilidad de la membrana puede
variar dependiendo del tipo de canales y la cantidad de los mismos, que se encuentren
abiertos en un determinado momento. Al disminuir o aumentar la permeabilidad puede
disminuir o aumentar el flujo neto de una especie iónica a través de la membrana y tal
flujo de iones genera un flujo de corriente eléctrica transmembranal. Estos flujos de
corriente pueden a su vez modificar el potencial eléctrico de la membrana.
Un factor importante en el desarrollo del flujo de iones es la conductancia
eléctrica (G), la cual es el inverso de la resistencia (G=1/R), esto es, mientras menor
sea la resistencia eléctrica mayor será la conductancia y viceversa. La unidad de la
conductancia es el siemen (S) y es una medida de la facilidad con la que puede fluir
una corriente eléctrica determinada de un sitio a otro, por ejemplo, de un lado a otro de
la membrana plasmática.
La conductancia está estrechamente relacionada con la permeabilidad de la
membrana pero no es estrictamente sinónimo de ésta. Por ejemplo, si el potencial de
membrana tiene un valor igual al potencial de equilibrio electroquímico de un ion, ese
ion se encuentra en equilibrio electroquímico y por lo tanto, su flujo neto será de cero,
por lo que, aunque la membrana sea muy permeable a dicho ion, no habrá una
corriente eléctrica neta por el flujo del mismo, por lo que, la conductancia para ese ion,
en esas condiciones, será de cero.
por
El potencial de membrana en reposo está determinado de manera importante
los canales de fuga, que como se ha mencionado, se encuentran
permanentemente abiertos; en reposo la membrana es mucho más permeable al
potasio que al sodio, debido a lo cual iones potasio difunden de manera neta hacia el
exterior de la célula (ya que su concentración intracelular es mayor que la extracelular)
provocando que el interior se cargue negativamente y presente un potencial de
membrana de valor negativo; este
Figura 1-6. Concentraciones iónicas
valor es cercano al potencial de
intra y extracelulares durante el
equilibrio del potasio, que tiene un
potencial de membrana de reposo.
valor alrededor de los -90 mV.
En estado de reposo, los canales
de
K+
están
abiertos,
contribuyendo junto con la bomba
de Na+/K+ al mantenimiento del
potencial de reposo (Fig. 1.6). El
potencial de membrana en reposo
se mantiene más o menos
constante mientras la célula no
reciba estímulos, pero al ser
estimulada el potencial puede sufrir
diversos cambios. Para referirse al cambio del valor de reposo a un valor menos
negativo (por ejemplo, de -70 a -50 mV) o incluso positivo, se utiliza el término de
despolarización, mientras que,
el cambio a un valor más
negativo que el de reposo se
denomina hiperpolarización.
Por otra parte, los
cambios que sufre el potencial
de membrana también son
denominados
de
manera
particular dependiendo de sus
características específicas, así,
por ejemplo, se habla de,
potenciales subumbrales y
potenciales de acción. Los
potenciales subumbrales son
cambios del potencial de
membrana
de
pequeña
magnitud (pocos mV) y poca
duración (milisegundos, ms),
pueden ser despolarizantes o
hiperpolarizantes (Fig. 1.7/1),
se propagan con decremento
sólo a cortas distancias del
punto de recepción del estímulo
(por lo que también se
Figura 1-7. Potenciales subumbrales o locales.
denominan potenciales locales)
(Fig. 1.7/3) y son susceptibles de sumación temporal y espacial (Fig.1.7/4).
Los potenciales de
acción (P.A.) son cambios del
potencial de membrana de
carácter despolarizante, de
breve duración (ms) y gran
magnitud (decenas de mV) y
se propagan sin decremento
por
toda
la
membrana
plasmática (Fig.1-8). También
se define al P.A. como una
inversión del potencial de
membrana de breve duración
y se utilizan como sinónimos,
disparo,
impulso,
espiga
(sobre todo en neuronas).
Figura 1-8. Potencial de acción.
En general constan de tres fases:
despolarización,
repolarización
y
poshiperpolarización (Fig. 1.9). Con
excepción de las células autoexcitables,
para que una célula excitable desarrolle
un potencial de acción debe recibir un
estímulo capaz de despolarizar su
membrana hasta un valor denominado
potencial umbral. El potencial umbral es
el valor de potencial de membrana en el
que se provoca la apertura de una
cantidad suficiente de canales para
sodio, que permita un ingreso de sodio
que genere una despolarización hasta
valores positivos. En otras palabras, el
potencial umbral es el potencial que
Figura 1-9. Potencial de acción.
debe alcanzarse para que se desarrolle
un potencial de acción y por ello también se denomina, potencial de disparo.
La despolarización
umbral o superior
(supraumbral) genera
el desarrollo de un
P.A. debido a que
provoca la apertura
de canales para sodio
dependientes
de
voltaje (aumento de la
permeabilidad de la
Figura 1-10. Potencial de acción.
membrana para el sodio) y con ello la entrada de sodio a la célula (aumento de la
conductancia de la membrana para el sodio) con lo que se despolariza aún más (Fig.
1-10). Ésta despolarización, a su vez, provoca la apertura de más canales para Na+,
permitiéndose así una mayor entrada de sodio y por consiguiente, una mayor
despolarización; a su vez esta despolarización adicional provoca apertura de más
canales para sodio y así sucesivamente hasta que se abren prácticamente la totalidad
de los canales para sodio del área estimulada (por sus características este fenómeno
se considera un proceso de retroalimentación positiva). Fracciones de milisegundo
después de que los canales para Na+ se abren, se inactivan y cierran. Los eventos
antes señalados se desarrollan rápidamente, con una duración de menos de un
milisegundo a pocos milisegundos y a la despolarización desarrollada se le denomina
fase de despolarización del potencial de acción. Durante esta fase del P.A., debido
al aumento considerable de la permeabilidad para el sodio, el potencial de membrana
adquiere valores cercanos al valor del potencial de equilibrio del sodio, que tiene un
valor alrededor de +55 mV (Fig. 1.9).
Hacia
el
final de la fase de
despolarización,
además
de
inactivarse
y
cerrarse
los
canales
para
sodio (lo que limita
la
entrada
de
sodio), se abren
una
cantidad
Figura 1-10. Repolarización del potencial de acción.
considerable
de
canales para potasio dependientes de voltaje (aumento de la permeabilidad de la
membrana para el potasio), gracias a lo cual se incrementa la salida de potasio hacia
el exterior de la célula (aumento de la conductancia de la membrana para el potasio), y
ya que se trata de un catión, su salida lleva fuera cargas positivas, con lo que la célula
regresa a su potencial de membrana en reposo; dando lugar a la fase de
repolarización del potencial de acción (Fig. 1.10).
Durante
la
fase
de
repolarización
el
flujo de potasio hacia
fuera de la célula es
superior al necesario
para que se alcance
justamente
el
potencial
de
membrana en reposo
Figura 1-11. Fase de Poshiperpolarización.
y por consiguiente, la
célula adquiere un valor más negativo que dicho potencial, esto es, se hiperpolariza, a
lo cual se le denomina poshiperpolarización (PHP) (Fig.1-11).
La recuperación del valor de reposo del potencial y la PHP contribuyen a que los
canales para sodio se desinactiven y puedan ser abiertos cuando la célula vuelva a
despolarizarse.
Aún durante el
reposo,
pero
sobre
todo
durante
el
desarrollo
de
potenciales de
acción, hay un
ingreso neto de
Figura 1-12. Estado de reposo.
sodio a la célula
y una salida neta de potasio de la misma; por lo que para que la concentración intra y
extracelular de cada uno de estos iones se mantenga relativamente constante se
requiere de la actividad de las bombas de Na+-K+, presentes en la membrana
plasmática, las cuales, mediante transporte activo, sacan sodio e introducen potasio,
en una relación de 3 iones de sodio por cada 2 de potasio. Dicha actividad, que implica
un importante gasto de energía, es fundamental para conservar los gradientes iónicos
necesarios para el mantenimiento del potencial de membrana en reposo y el desarrollo
de potenciales de acción.
EL IMPULSO NERVIOSO.
Todo el proceso de despolarización y repolarización de un sector de la
membrana puede acontecer en menos de 1 milisegundo (mseg). A medida que el
potencial de acción avanza, la parte de la membrana que queda por detrás se
repolariza (Fig. 1.13).
Figura 1-13. Estado de reposo.
PROPAGACIÓN DEL IMPULSO NERVIOSO
Mientras dura el
Figura 1-14. Periodos refractarios
potencial de acción, la
neurona se halla en un
período
refractario
absoluto, en el cual no
responde
a
ningún
estímulo. A éste le sigue
un período refractario
relativo,
de
varios
milisegundos, durante el
cual la neurona puede
responder, pero con un umbral más alto (Fig. 1.14). El disparo de un nuevo potencial
de acción requiere el restablecimiento completo del estado de reposo.
Las neuronas se comportan según la ley del todo o nada. Si un estímulo alcanza el
umbral, se inicia el potencial de acción y éste tiene siempre la misma intensidad. Si el
estímulo no alcanza el umbral necesario, el potencial de acción no se inicia.
La diferente intensidad de nuestras sensaciones no depende de la intensidad del
impulso, sino del número de neuronas estimuladas.
CONDUCCIÓN CONTINUA Y CONDUCCIÓN SALTATORIA
En las fibras que carecen de
vaina de mielina (amielínicas) la
conducción del impulso nervioso es
continua. En las fibras mielínicas, en
cambio, la conducción es saltatoria.
En estas fibras, la vaina de mielina
actúa como aislante, impidiendo el
intercambio de iones a través de la
membrana del axón. Las únicas zonas
que pueden despolarizarse son los
nódulos de Ranvier, donde la vaina
de mielina se interrumpe. El impulso
nervioso
se
propaga
entonces
“saltando” desde un nudo de Ranvier
a otro. Esto hace que el impulso se
propague más rápidamente, y también
con menor gasto energético, pues
requiere
la
despolarización
y
repolarización de pequeñas partes de
la membrana. La velocidad de
conducción varía desde 0,25m/seg en
las fibras amielínicas más lentas hasta
100m/seg en las fibras mielínicas más
rápidas.
Figura 1-15. Conducción nerviosa.
SINAPSIS
Las señales nerviosas se transmiten
de una neurona a otra a través de una forma
de
comunicación
intercelular
llamada
sinapsis. La neurona que transmite el
mensaje es la presináptica y la que lo recibe,
la postsináptica (Fig. 1.16). Según la forma
en que se establece la comunicación, las
sinapsis se clasifican en dos tipos: eléctricas
y químicas.
Figura 1-16. Sinapsis.
Las sinapsis eléctricas son
comunes en los invertebrados.
En el hombre, se encuentran en
algunas partes del SNC. Las
sinapsis eléctricas consisten en
el acoplamiento de las células
por medio de uniones tipo
nexus. A través de los
conexones, el potencial de
acción se propaga directamente
de una célula a la otra (Fig.
1.17). La mayoría de las
sinapsis en nuestro organismo
son sinapsis químicas.
Figura 1-17. Sinapsis eléctrica
En una sinapsis química
no hay contacto directo
entre las células que se
comunican.
Las
membranas de las dos
neuronas
están
separadas por un breve
espacio, la hendidura
sináptica
y
la
comunicación
está
mediada
por
una
sustancia química, el
neurotransmisor
(NT)
(Fig. 1.18). Las sinapsis
más frecuentes son las
que se producen entre el
axón de una neurona y
las dendritas de otra.
Figura 1-18. Sinapsis química
En los botones sinápticos se almacenan las vesículas que contienen los
neurotransmisores. Cuando el impulso nervioso llega al terminal axónico de la
neurona presináptica, las vesículas sinápticas se fusionan con la membrana
plasmática (Fig. 1.19). De esta forma, mediante exocitosis, los neurotransmisores son
volcados al espacio sináptico. Una vez producida la exocitosis, las membranas
vesiculares se endocitan nuevamente para su reciclaje. La exocitosis de las vesículas
sinápticas es disparada por un aumento en la concentración del Ca2+ citoplasmático.
Éste ingresa a los botones terminales a través de canales de calcio regulados por
voltaje, que se abren con la llegada del potencial de acción. Luego, el calcio es
secuestrado rápidamente dentro del botón sináptico. Los neurotransmisores liberados
en la hendidura sináptica difunden hasta la membrana postsináptica. Allí se
encuentran los receptores apropiados, proteínas de membrana a las cuales se
acoplan las moléculas del neurotransmisor.
Figura 1-19. Neurotransmisión
Los receptores de los neurotransmisores pueden ser ionotrópicos o
metabotrópicos. Un receptor ionotrópico es un canal iónico regulado por ligando (se
denomina ligando a una molécula que puede unirse específicamente a una proteína;
en este caso el ligando es el neurotransmisor). Cuando el neurotransmisor se une a un
sitio específico del receptor, éste cambia su conformación y abre su compuerta,
dejando ingresar a una determinada especie iónica, por ejemplo, Na+. El ingreso del
ión modifica el potencial de membrana en la neurona postsináptica (Fig. 20-A). Los
receptores metabotrópicos son proteínas acopladas a proteína G. La proteína G,
situada en la membrana, se activa cuando el neurotransmisor se une al receptor. La
proteína G activada interactúa con una enzima encargada de fabricar una molécula
llamada AMPc o “segundo mensajero”. Éste es el responsable de inducir los cambios
en la célula postsináptica (Fig. 20-B).
Figura 1-20. Receptor ionotrópico (A) y metabotrópico (B)
La unión del neurotransmisor al receptor de la membrana postsináptica puede
tener efectos excitatorios o inhibitorios. Las sinapsis excitatorias son aquéllas en las
cuales el neurotransmisor desencadena un potencial de acción en la neurona
postsináptica (Fig.1.21).
Figura 1-21. Sinapsis excitatoria.
Por el contrario, en las sinapsis inhibitorias, la membrana postsináptica se
hiperpolariza, es decir, se hace aún más negativa. Esto la aleja de la posibilidad de
generar un potencial de acción. Es importante señalar que pueden existir distintos
receptores para un mismo neurotransmisor. Los cambios inducidos en la célula
postsináptica dependen de la interacción entre ambos.
Los neurotransmisores tienen un efecto muy breve, pues rápidamente son
inactivados por alguno de los siguientes mecanismos:
1. Inhibición en la síntesis del
precursor del NT.
2. Inhibición en la síntesis del
NT.
3. Inhibición de la liberación
del NT.
4. Recaptación
del
neurotransmisor en el botón
terminal.
5. Aceleración
en
la
degradación del NT.
6. Destrucción enzimática (del
neurotransmisor en la hendidura
sináptica.
NEUROTRANSMISORES
Los neurotransmisores son sustancias químicas que liberan los terminales axónicos.
Se unen a receptores de membrana postsináptica. Un gran número de sustancias han
sido identificadas como neurotransmisores, una clasificación de los mismos lo más
simple posible los divide en dos grupos: transmisores de pequeño tamaño molecular y
transmisores de tamaño grande (Péptidos).
1) Neurotransmisores de pequeño tamaño
Constituyen un grupo muy heterogéneo desde el punto de vista químico, ya que su
único punto en común, que además da nombre al grupo es que presentan un tamaño
molecular pequeño.
1.1 Monoaminas
1) Acetilcolina: Es utilizada por el sistema nervioso central y periférico, en sinapsis
excitatorias e inhibitorias. A nivel periférico en la unión neuromuscular es siempre
excitatoria. Las neuronas que utilizan esta molécula se denominan neuronas
colinérgicas. Los receptores colinérgicos son de dos tipos: nicotínicos y muscarínicos,
denominados así por las sustancias (nicotina y muscarina) que se utilizaron para su
distinción farmacológica. El receptor nicotínico al unir acetilcolina cambia de
conformación dando lugar a que su porción de canal se abra permitiendo la entrada de
Na+ y la consecuente despolarización. El receptor muscarínico, que dispone de cinco
subtipos (M1 a M5) ejerce sus efectos a través de proteínas G, pudiendo producir
despolarizaciones o hiperpolarizaciones.
2) Catecolaminas: Contienen un anillo catecol. La síntesis se realiza a partir del
aminoácido tirosina que dependiendo del tipo neuronal dispondrá (o no) de unos
enzimas que le permitirán llevar más lejos la ruta biosintética que sería:
L-Tirosina → L-DOPA → Dopamina → Noradrenalina → Adrenalina
Las neuronas que forman dopamina se denominan dopaminérgicas y existen
cinco tipos de receptores dopaminérgicos (D1 a D5) que están ligados a proteínas G.
Los receptores adrenérgicos unen adrenalina y noradrenalina y son de dos
tipos: receptores α (alfa) y β (beta). Después de su liberación a la hendidura sináptica
las catecolaminas son degradadas por dos enzimas: la monoaminooxidasa (MAO) que
separa el grupo amino del resto de la molécula y por la catecol-O-metiltransferasa
(COMT) que metila un grupo del anillo catecol. Los productos de la degradación se
excretan a través de la orina. Sin embargo la mayoría (80%) de la noradrenalina es
recaptada rápidamente por el terminal presináptico. En el interior se almacena en
vesículas y se recicla.
3) Serotonina (o 5-hidroxi-triptamina [5-HT]): La actividad de las neuronas
serotoninérgicas es alta durante los estados de alerta y disminuye durante el sueño.
Su síntesis se realiza a partir del aminoácido triptófano. Se une a varios subtipos (14)
de receptores (5-HT1- 5-HT7).
4) Histamina: la mayor parte de las neuronas histaminérgicas están concentradas en
el hipotálamo y suelen utilizar otros neurotransmisores además de la histamina.
Existen tres tipos de receptores para la histamina (H1 ,H2, H3) ligados a proteinas G.
1.2 Aminoácidos
1) Inhibitorios.
- GABA: es el principal neurotransmisor inhibidor del SNC. Las neuronas gabaergicas
son las interneuronas inhibitorias más abundantes en el SNC.
- Glicina: es menos utilizado que el GABA, se encuentra en número limitado en las
sinapsis inhibitorias en la médula espinal y en el tronco del encéfalo.
2) Excitatorios.
- Glutamato y aspartato: son aminoácidos que se interconvierten fácilmente entre sí,
y los dos estimulan a los mismos receptores.
1.3 Nucleótidos y nucleósidos purícos
El ATP y la adenosina actúan como neurotransmisores en el sistema nervioso
central y periférico. El primero presenta acciones excitadoras y se ha comprobado su
coliberación con otros neurotransmisores (nordrenalina en el sistema vegetativo); la
adenosina sin embargo presenta acciones inhibidoras.
1.4 Oxido nitrico (NO)
Además de su función como mediador local en muchas células, el NO funciona como
neurotransmisor en el sistema nervioso central y en el periférico. Se diferencia en que
no se almacena en vesículas, ya que al ser un gas, en el momento en que se forma se
libera por difusión.
1.5 Esteroides
Además de los efectos hormonales manifiestos a largo plazo, los esteroides presentan
acciones a corto plazo desarrollados a través de la membrana neuronal. Los
receptores para el desarrollo de estas acciones pueden ser específicos o utilizar los de
otros neurotransmisores, aunque también es posible que su acción no esté asociada a
la activación de ningún receptor.
2) Neurotransmisores de tamaño grande.
La investigación en neuroquímica en los últimos años ha proporcionado una
gran cantidad de información sobre los péptidos neuroactivos. En cuanto a los
neuropéptidos, lo más sorprendente de su descubrimiento ha sido que, en algunos
casos, aunque se sabía que actuaban en el cuerpo humano como hormonas, se ha
ampliado el campo de acción de los mismos. Por ejemplo, el péptido intestinal
vasoactivo (VIP) y la colecistoquinina (CCK) se sabía que actuaban como
hormonas gastrointestinales, de acción local, y posteriormente se aislaron en el
sistema nervioso central (SNC), donde se comprobó que llevaban a cabo una actividad
fisiológica importante así como otras propiedades que definen su papel
neurotransmisor y neuromodulador. Sin embargo, en otros casos, el estudio más
detallado ha supuesto un cambio y alejamiento de la idea inicial que se tenía sobre el
funcionamiento de los mismos. Ejemplos de este segundo caso son la vasopresina y
la oxitocina. Por último otros péptidos, como las endorfinas y encefalinas, se
consiguieron aislar del SNC gracias a su enorme capacidad para imitar las acciones
básicas de la morfina, por esto se les denomina opiáceos endógenos. No obstante,
aunque se admite el concepto de neurona peptidérgica después de mucha
investigación, los neuropéptidos deben considerarse como posibles neurotransmisores
de diversas regiones del SNC. Los neuropéptidos presentan algunas características
que los diferencian de los neurotransmisores clásicos, entre ellas destaca que se
encuentran en una concentración mucho más pequeña, pero tienen acciones más
potentes.
2- CÉLULAS DE LA NEUROGLÍA
Hasta ahora sólo se le había asignado a la neuroglía (glía) un papel
secundario (ya que son células que no se excitan, ni transmiten impulsos eléctricos,
aunque son capaces de multiplicarse), esto es, funciones de estructura, nutrición,
aislamiento y transporte. Pero además, presentan una importante función fisiológica al
ayudar a mantener el potencial de membrana de la neurona. Para ello, las células de
neuroglía tienen la capacidad de captar el K+ que expulsa la membrana de la neurona,
devolviéndolo al medio extracelular cuando éstas lo necesitan.
Clasificación de las células de neuroglía. (Fig. 2.1) Desde nuestra óptica fisiológica
consideramos 4 tipos celulares: astrocitos, células de Del Río-Hortega, células
ependimarias y células de Schwann.
Figura 2-1. Tipos de células de neuroglía.
1) Los astrocitos (macroglía) tienen abundantes ramificaciones (pies perivasculares)
muy extensas que se insertan en los pequeños vasos sanguíneos. Sus funciones más
importantes son el transporte de nutrientes a las neuronas. Forma en colaboración con
la piamadre de las meninges, la barrera hemato-encefálica entre la sangre y el
parénquima cerebral, estableciendo una tupida malla defensiva, (excepto a nivel
hipotalámico, órgano que está en contacto directo con la sangre), que impida el paso
de sustancias nocivas.
2) Las células de Del Río-Hortega (microglía) son células pequeñas y muy
ramificadas. Tienen un movimiento ameboide y su función es defensiva,
comportándose como macrófagos y sustituyendo a astrocitos y oligodendrocitos
muertos.
3) Las células de Schwann u oligodendrocitos, realizan idéntica función, sólo que
las primeras intervienen en los nervios periféricos, mientras que los oligodendrocitos
están en el SNC. Son las células más espectaculares de la glía y están presentes en
todos los nervios rápidos (equilibrio, reflejos, etc) y en algunos del SNC. Son de
mediano tamaño con pocas prolongaciones y tienen un componente citoplasmático
característico que rodea al axón: la mielina, que va a proporcionar una cubierta
aislante a la fibra nerviosa. Una sóla célula puede mielinizar hasta 50 fibras nerviosas.
Las fibras mielinizadas gruesas pueden transmitir hasta 50 veces más rápido el
impulso nervioso (hasta 120 m/sg). La conducción del impulso es a través de unos
estrechamientos de las vainas de mielina o nódulos de Ranvier, que produce una
conducción saltatoria.
4) Las células ependimarias constituyen una capa de células cúbicas y ciliadas que
recubren los ventrículos del encéfalo y canal medular interno (epéndimo). Algunos
autores no las consideran como glía. Se relacionan con los astrocitos y su función es
intervenir en la secreción y circulación del LCR.
3- LAS MENINGES Y EL LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO (LCR).
El encéfalo y la médula espinal se encuentran protegidos por unas envolturas
llamadas meninges y flotando en un líquido llamado cefalorraquídeo (LCR) (Fig. 3-1).
De dentro a fuera se presentan tres capas envolventes: piamadre, aracnoides y
duramadre.
Figura 3.1. Vista sagital de la circulación del LCR y detalle transversal de las meninges,
el espacio subaracnoideo y las vellosidades aracnoideas, en el perro.
1) La piamadre es una membrana muy fina adherida al SN (a nivel de médula y
encéfalo) que se va introduciendo en la masa meduloencefálica llevando consigo los
vasos sanguíneos. Esta irrigación va dispersándose llegando a nivel de capilares
donde la piamadre se va sustituyendo por ramificaciones de los astrocitos, formando
una malla que constituye la barrera hematoencefálica con una permeabilidad selectiva
importante tanto en la nutrición del SNC como en la acción de drogas con tropismo
neurológico (tranquilizantes, anestésicos generales, etc.). Las funciones principales de
la piamadre son tres: a) transporte activo de sustancias a médula y encéfalo, b)
regulación de la concentración molecular en el líquido intersticial del SN y c) regulación
de la concentración molecular del líquido cefalorraquídeo (LCR).
2) El aracnoides reviste internamente a la duramadre y se une a la piamadre
formando unas trabéculas a nivel del espacio subaracnoideo por donde circula el LCR.
3) La duramadre es una capa de tejido conectivo más externa y gruesa que se
adhiere al periostio de la pared interna del cráneo por una cara y al aracnoides por la
otra y que se encuentra separada del hueso en el canal vertebral por el espacio
epidural.
Aunque existen en las meninges varios espacios: como el epidural, entre el
periostio y la duramadre; el subdural entre la duramadre y el aracnoides, el más
relevante, es el subaracnoideo entre el aracnoides y la piamadre, que forma una gran
dilatación que se llama cisterna cerebelomedular (cisterna magna), por donde circula
el LCR (Fig. 3.1).
El LCR es un amortiguador líquido cuya principal función es evitar contusiones
y golpes del encéfalo con el cráneo o de la médula espinal con la columna vertebral.
Además, interviene en el metabolismo y nutrición neuronal. Se trata de un líquido de
pH ligeramente alcalino, de aspecto incoloro y no coagulable, que presenta en su
composición proteínas (60% de las cuales corresponde a la albúmina), glucosa,
cloruros (existe cierto equilibrio osmótico entre el LCR y el plasma sanguíneo) y carece
de células (un máximo de 1-2 linfocitos/mm3). La mayor parte del LCR se forma a
partir de la secreción de los plexos coroideos de los ventrículos laterales (I y II), circula
hacia el III y IV ventrículo donde se combina con el LCR producido a estos niveles.
Desde aquí, se distribuye por el interior del canal medular (epéndimo) y por las
cisternas del espacio subaracnoideo, desde donde fluye hacia las vellosidades
subaracnoideas (Fig. 3.1) que desembocan en el sistema venoso.
La mayor parte del LCR se forma a partir de la secreción de los plexos
coroideos de los ventrículos laterales (I y II), circula hacia el III y IV ventrículo donde se
combina con el LCR producido a estos niveles. Desde aquí, se distribuye por el interior
del canal medular (epéndimo) y por las cisternas del espacio subaracnoideo, desde
donde fluye hacia las vellosidades subaracnoideas (fig. 1-5) que desembocan en el
sistema venoso.
La producción de LCR en un perro de raza mediana (15 kg/p.v.) es de 0,035
ml/min, es decir 50 ml/día, suficiente para circular 2-3 veces al día alrededor del
encéfalo y médula. Encéfalo, médula y LCR tienen aproximadamente la misma
densidad específica de manera que el SNC simplemente está sumergido en el líquido;
de esta forma, la función hidrostática del LCR es transcendental, reduciendo el peso
efectivo del encéfalo a unos 50 g en el hombre (3,5% de su peso) y sirviendo de
amortiguación ante traumatismos craneanos y medulares.
El LCR es fisiológicamente un líquido viscoso, claro y estéril, y por tanto la
presencia de pus, sangre, células o gérmenes, indica un problema encefálico o
meníngeo, en cuyo tratamiento deben atravesar la barrera hematoencefálica. El
aumento de la presión del LCR indica un problema de hidrocefalia producido
normalmente por obstrucción de los finos conductos ventriculares. La extracción del
LCR resulta básica para el diagnóstico de problemas encefálicos o de las meninges.
La extracción en especies pequeñas (gatos y perros) se hace en la cisterna magna
(con gran asepsia y bajo anestesia local); por el contrario, en las especies grandes
(bóvidos y équidos) el punto de elección son los espacios lumbo-sacros en la vaca y
sacro-coxígeos en el caballo.