El área postrema , una estructura emparejada en el bulbo raquídeo del tronco encefálico , [1] es un órgano circunventricular que tiene capilares permeables y neuronas sensoriales que permiten su doble función para detectar mensajeros químicos circulantes en la sangre y transducirlos en señales y redes neuronales . [2] [3] [4] Su posición adyacente a los núcleos bilaterales del tracto solitario y su función como transductor sensorial le permiten integrar las funciones autónomas de la sangre al cerebro .. Tales roles del área postrema incluyen la detección de hormonas circulantes involucradas en el vómito , la sed , el hambre y el control de la presión arterial . [1] [5]
Área postrema | |
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Detalles | |
Parte de | Médula |
Identificadores | |
Acrónimo (s) | AP |
Malla | D031608 |
NeuroNames | 772 |
Identificación de NeuroLex | birnlex_2636 |
TA98 | A14.1.04.258 |
TA2 | 6009 |
FMA | 72607 |
Términos anatómicos de la neuroanatomía [ editar en Wikidata ] |
Estructura
El área postrema es una protuberancia pareada que se encuentra en el límite inferoposterior del cuarto ventrículo . [1] [5] Las células ependimarias especializadas se encuentran dentro del área postrema. Estas células difieren ligeramente de la mayoría de las células ependimarias (ependimocitos), formando un revestimiento epitelial unicelular de los ventrículos y el canal central . El área postrema está separada del trígono vagal por el funiculus separans , una delgada cresta semitransparente. [1] [5] El trígono vagal recubre el núcleo vagal dorsal y está situado en el extremo caudal de la fosa romboide o "piso" del cuarto ventrículo. El área postrema se sitúa justo antes del óbex , el ápice inferior del piso del ventrículo caudal. Tanto el funiculus separans como el área postrema tienen una cubierta de tanicitos gruesa que contiene un epéndimo similar. Los ependyma y los tanicitos pueden participar en el transporte de neuroquímicos dentro y fuera del líquido cefalorraquídeo desde sus células o neuronas, glía o vasos adyacentes. Los ependyma y los tanicitos también pueden participar en la quimiorrecepción. [1] [5]
El área postrema se considera un órgano circunventricular debido a su proximidad al sistema ventricular . [2] En un estudio morfológico , se demostró que los capilares del área postrema en la subregión ventral del área postrema eran relativamente impermeables como los del cerebro, mientras que los capilares del área postrema medial y dorsal tenían características microscópicas de alta permeabilidad, una característica llamada sinusoidal . [6] La densidad capilar subregional del área postrema fue más alta cerca de la interfaz ventricular y fue casi dos veces más densa que las densidades capilares del núcleo solitario adyacente (SN) y el núcleo motor dorsal del nervio vago. [6] Una barrera de tanicitos compensa parcialmente la alta permeabilidad capilar en el área postrema. [7]
Los estudios fisiológicos subregionales del área postrema indicaron que su volumen sanguíneo es relativamente grande y el flujo sanguíneo y el tiempo de tránsito de los marcadores sanguíneos relativamente lentos, lo que amplifica la capacidad de detección de compuestos circulantes, como hormonas o transmisores. [8]
Conexiones
El área postrema se conecta con el núcleo solitario , o núcleo tractus solitarii (NTS), y otros centros de control autónomo en el tronco del encéfalo . Se excita por impulsos aferentes viscerales (simpáticos y vagales) que surgen del tracto gastrointestinal y otras zonas de activación periféricas , y por factores humorales . [2] El área postrema forma parte del complejo vagal dorsal, que es el sitio crítico de terminación de las fibras nerviosas aferentes vagales , junto con el núcleo motor dorsal del vago y el NTS.
Lo más probable es que las náuseas se induzcan a través de la estimulación del área postrema a través de su conexión con el NTS, que puede servir como el comienzo de la vía que desencadena el vómito en respuesta a diversos estímulos eméticos . Sin embargo, esta estructura no juega un papel clave para las náuseas inducidas por la activación de las fibras del nervio vago o por el movimiento, y su función en los vómitos inducidos por radiación sigue sin estar clara. [9]
Debido a que el área postrema y una región especializada de NTS tienen capilares permeables , [2] los péptidos y otras señales hormonales en la sangre tienen acceso directo a las neuronas de áreas del cerebro con funciones vitales en el control autónomo del cuerpo. [2] [6] Como resultado, el área postrema se considera un sitio de integración para varias señales fisiológicas en la sangre cuando ingresan al sistema nervioso central . [2] [3]
Función
Quimiorrecepción
El área postrema, uno de los órganos circunventriculares , [10] detecta toxinas en la sangre y actúa como un centro que induce el vómito. El área postrema es un centro crítico de integración homeostática de señales humorales y neurales por medio de su función como zona desencadenante de quimiorreceptores para los vómitos en respuesta a fármacos eméticos . Es una estructura densamente vascularizada con especializaciones capilares subregionales para una alta permeabilidad de las señales sanguíneas circulantes, lo que le permite detectar varios mensajeros químicos en la sangre y el líquido cefalorraquídeo . [4] [6] El flujo sanguíneo capilar parece ser excepcionalmente lento en el área postrema, lo que prolonga el tiempo de contacto de las hormonas sanguíneas para interactuar con los receptores neuronales involucrados en la regulación de la presión arterial, los fluidos corporales y las respuestas eméticas. [4] [8]
Regulación autonómica
Los capilares sinusoidales fenestrados del área postrema y una región especializada de NTS hacen que esta región particular de la médula sea crítica en el control autónomo de varios sistemas fisiológicos, incluido el sistema cardiovascular y los sistemas que controlan la alimentación y el metabolismo. [2] [6] La angiotensina II provoca un aumento dependiente de la dosis en la presión arterial sin producir cambios considerables en la frecuencia cardíaca , un efecto mediado por el área postrema. [11]
Significación clínica
Daño
El daño al área postrema, causado principalmente por lesión o ablación , impide que se lleven a cabo las funciones normales del área postrema. Esta ablación generalmente se realiza quirúrgicamente y con el propósito de descubrir el efecto exacto del área postrema en el resto del cuerpo. Dado que el área postrema actúa como un punto de entrada al cerebro para obtener información de las neuronas sensoriales del estómago, los intestinos, el hígado, los riñones, el corazón y otros órganos internos, una variedad de reflejos fisiológicos dependen del área postrema para transferir información. El área postrema actúa para monitorear directamente el estado químico del organismo. Las lesiones del área postrema a veces se denominan "vagotomía central" porque eliminan la capacidad del cerebro para controlar el estado fisiológico del cuerpo a través de su nervio vago . [12] Por lo tanto, estas lesiones sirven para evitar la detección de venenos y, en consecuencia, evitan que las defensas naturales del cuerpo se activen. En un ejemplo, los experimentos realizados por Bernstein et al. en ratas indicó que las lesiones del área postrema impidieron la detección de cloruro de litio , que puede volverse tóxico a altas concentraciones. Dado que las ratas no pudieron detectar la sustancia química, no pudieron emplear un procedimiento psicológico conocido como acondicionamiento de aversión al gusto , lo que provocó que la rata ingiriera continuamente la solución de sacarina emparejada con litio. Estos hallazgos indican que las ratas con lesiones en el área postrema no adquieren las aversiones al gusto condicionadas normales cuando se usa cloruro de litio como estímulo incondicionado. Además de las simples aversiones al gusto, las ratas con lesiones en el área postrema no lograron realizar otras respuestas conductuales y fisiológicas asociadas con la introducción de la toxina y presentes en el grupo de control, como acostarse boca abajo, retraso en el vaciado del estómago e hipotermia. [13] Tal experimentación enfatiza la importancia del área postrema no solo en la identificación de sustancias tóxicas en el cuerpo sino también en las muchas respuestas físicas a la toxina.
Efecto de la dopamina
El área postrema también tiene un papel importante en la discusión de la enfermedad de Parkinson . Los medicamentos que tratan la enfermedad de Parkinson con dopamina tienen un fuerte efecto en el área postrema. Estos fármacos estimulan la transmisión de dopamina e intentan normalizar las funciones motoras afectadas por el Parkinson . Esto funciona porque las células nerviosas, en particular, en los ganglios basales , que tiene un papel crucial en la regulación del movimiento y es el sitio principal para la patología del Parkinson, usan la dopamina como su neurotransmisor y son activadas por medicamentos que aumentan las concentraciones de la dopamina o trabajan para estimular los receptores de dopamina. La dopamina también logra estimular la zona postrema, ya que esta parte del cerebro contiene una alta densidad de receptores de dopamina. El área postrema es muy sensible a los cambios en la toxicidad de la sangre y detecta la presencia de sustancias venenosas o peligrosas en la sangre. Como mecanismo de defensa, el área postrema induce el vómito para evitar una mayor intoxicación. La alta densidad de receptores de dopamina en el área postrema la hace muy sensible a los fármacos potenciadores de la dopamina. La estimulación de los receptores de dopamina en el área postrema activa estos centros de vómito del cerebro; esta es la razón por la que las náuseas son uno de los efectos secundarios más comunes de los medicamentos antiparkinsonianos . [14]
Historia
El área postrema fue nombrada y ubicada por primera vez en la anatomía macroscópica del cerebro por Magnus Gustaf Retzius , un anatomista, antropólogo y profesor de histología sueco . En 1896, publicó una monografía de dos volúmenes sobre la anatomía macroscópica del cerebro humano en la que se mencionaba el área postrema. [ cita requerida ] En 1975, se publicó la evidencia de neuronas en el área postrema de varias especies de mamíferos. [15]
Los científicos se interesaron cada vez más en la investigación de los vómitos en la década de 1950, quizás en parte debido a la mayor conciencia de la sociedad sobre la enfermedad por radiación , una condición en la que muchos pacientes que habían vomitado después de la exposición a la radiación murieron. Los estudios mostraron la existencia de dos áreas en el cerebro relacionadas con la emesis: una, un quimiosensor para vómitos sin función coordinadora, ubicado en el cuarto ventrículo y dos, un coordinador de vómitos sin función quimiosensorial, ubicado en la formación reticular lateral del bulbo raquídeo . [ cita requerida ]
En 1953, Borison y Wang determinaron que el área del quimiosensor actuaba como una zona desencadenante del vómito en el tallo cerebral, a la que llamaron zona desencadenante del quimiorreceptor (CTZ) para la emesis. Usando gatos y perros como organismos modelo, encontraron que la eliminación de esta zona desencadenante del cerebro permitía la prevención de la emesis en los animales directamente después de la inyección de ciertas sustancias químicas en la sangre, lo que demuestra la existencia de una relación entre la zona desencadenante y el acto de vomitar. La CTZ se localizó anatómicamente en el área postrema del bulbo raquídeo. El área postrema había sido identificada y nombrada anatómicamente casi 60 años antes, pero su función había permanecido desconocida hasta que se confirmó más tarde su papel en la emesis. [dieciséis]
La investigación actual
La investigación ha continuado hoy en todo el mundo sobre las funciones del área postrema. Más allá de su papel en la emesis, tal como lo estudiaron intensamente los investigadores de mediados del siglo XX, la actividad del área postrema se ha relacionado estrechamente con otras funciones autónomas como la regulación de la ingesta de alimentos, la homeostasis de los fluidos corporales y la regulación cardiovascular a través de estudios conductuales y estudios electrofisiológicos . En 2007 en Japón, se realizó una investigación sobre el mecanismo de excitabilidad de las neuronas del área postrema por el ATP extracelular. Se utilizaron técnicas de registro de células enteras con pinza de voltaje en cortes de cerebro de rata. Los resultados mostraron que la mayoría de las respuestas al ATP son excitadoras y que están mediadas por purinoceptores P2 particulares que se encuentran en el área postrema. [17] El papel del área postrema en la aversión y preferencia condicionada por el sabor fue estudiado en 2001 por investigadores del Brooklyn College de la City University de Nueva York . El experimento probó el efecto de las lesiones del área postrema en ratas sobre su capacidad para aprender la aversión condicionada por el sabor a los sabores combinados con tratamientos con medicamentos tóxicos, lo que de hecho mostró que las lesiones del área postrema conducen a un aprendizaje deficiente de la aversión al sabor. [18] Un estudio de 2009 siguió el desarrollo del área postrema, utilizando un modelo de mono macaco en un intento por identificar y caracterizar la neurotransmisión en esta región, así como para resolver incongruencias sobresalientes a través de la investigación. Estos científicos encontraron, en culminación, que estudios previos sugieren que la noradrenalina y / o la dopamina causan fluorescencia de CA en el área postrema macaque-CA, lo que significa catecolaminérgico o derivado de una amina y que funciona como neurotransmisor u hormona o ambos. Sin embargo, el estudio encontró evidencia de secreción de neurotransmisores en lugar de liberación en vesículas. Además, sus hallazgos concluyeron que GABA es un neurotransmisor importante en el área postrema, no glutamato . La investigación en curso continúa desentrañando discrepancias entre varios modelos de investigación de ratas, gatos y ahora monos macacos. [19]
Tratamientos potenciales
Un estudio de 2002 en Japón probó un medicamento que puede ser útil para frenar la respuesta emética a los medicamentos que aumentan las concentraciones de dopamina. El estudio investigó la emesis inducida por morfina en hurones, y explicó que la exposición a la morfina desencadenaba la liberación de dopamina en el bulbo raquídeo y en el área postrema al activar los receptores opiáceos, que a su vez provocaban vómitos en los hurones. Sin embargo, un pretratamiento con 6-hidroxidopamina, una neurotoxina dopaminérgica, redujo significativamente el número de episodios eméticos en los hurones después de la exposición a la morfina. Esta neurotoxina redujo los niveles de dopamina, noradrenalina y ácido homovanílico, un metabolito de la dopamina, y se sabe que destruye las neuronas noradrenérgicas y dopaminérgicas. Aquí, se inyectó 6-hidroxidopamina directamente en el bulbo raquídeo, pero no en otras partes del cerebro. Este estudio muestra cómo se puede manipular la vía dopaminérgica en el bulbo raquídeo para reducir los efectos secundarios nauseabundos asociados con tantos fármacos que aumentan la dopamina. [20]
Continuación de estudios patológicos
El área postrema también está indicado en un tratamiento con insulina contra la diabetes tipo 1 y tipo 2. Un mecanismo particular, empleado por el fármaco pramlintida , actúa principalmente en el área postrema y da como resultado una disminución de la secreción de glucagón , lo que a su vez ralentiza el vaciamiento gástrico y el efecto de saciedad. Esta focalización en el área postrema permite una mejora del control glucémico sin causar aumento de peso. Dado que el fármaco actúa sobre el área postrema, las dosis deben titularse lentamente para evitar inducir náuseas en el paciente. [21]
También existen estudios todavía en curso para determinar el efecto de la ablación del área postrema sobre la hipertensión y la función cardiovascular. Por ejemplo, estudios en ratas y conejos indican que la hipertensión dependiente de angiotensina II se elimina al lesionar el área postrema. [22] [23] El mecanismo de esta reacción fisiológica aún no se comprende completamente, pero la capacidad del área postrema para regular la función cardiovascular presenta una dirección muy interesante para la neuroendocrinología.
Referencias
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