Fisiología de la unión neuromuscular

Las neuronas responsables del movimiento, que terminan en unas células musculares, se denominan motoneuronas o neuronas motoras. Las que conectan con las fibras musculares se denominan motononeuronas a y contactan con ellas de manera similar a como lo hacen dos neuronas, mediante una sinapsis. Esta unión especial que se establece entre el botón terminal de una motoneurona y la membrana de la célula muscular se denomina unión neuromuscular.
Es necesario advertir que aunque la mayor parte de las fibras musculares está inervada por una sola motoneurona, cada axón de estas células nerviosas suele establecer sinapsis (uniones neuromusculares) con diversas fibras musculares.
El neutrotransmisor que liberan estas neuronas es siempre acetilcolina que se acopla a una proteína de las células musculares que actúa como receptor. La unión de las moléculas de este neurotransmisor a sus receptores produce finalmente la contracción de la misma.
Hay una enfermedad de carácter autoinmune que le ayudará a comprender la unión neuromuscular: la miastenia grave. En las enfermedades autoinmunes el organismo, que debería reconocer como propias todas las proteínas que lo constituyen no lo hace y, por ello, produce anticuerpos que neutralizarán las proteínas que han provocado esta respuesta. En este caso se trata de la proteína que forma un tipo de receptor de la acetilcolina (el receptor nicotínico). Una persona con esta enfermedad produce anticuerpos "anti-receptornicotínico" que se acoplarán a los receptores de la acetilcolina y, consecuentemente, evitarán la unión del neurotransmisor. Como consecuencia, la respuesta de las células musculares será menor de lo normal.
Los indios de América del Sur han usado durante mucho tiempo una cierta especie de enredadera, de la que hacían un extracto con el que untaban las flechas para cazar animales o... para matar enemigos: el curare. La razón de ser de esta sustancia se encuentra en el hecho de que es un bloqueante de los receptores nicotínicos, ya que es capaz de unirse a ellos e impedir la acción del verdadero neurotransmisor, la acetilcolina. En consecuencia, el curare impide la actividad de las células musculares y, por tanto, éstas no se contraen y el animal muere por parálisis respiratoria.

Daños neuronales

La lesión de las células nerviosas puede provocar, al menos, tres respuestas muy diferentes que no suponen necesariamente la muerte celular. Y es que la sección de un axón puede ocasionar la degeneración y muerte neuronal, pero también es posible que se regenere o que neuronas adyacentes a las lesionadas realicen funciones que antes no hacían. Veamos.
En los invertebrados, y en muchos vertebrados inferiores, la regeneración neuronal después de una lesión se produce con mucho más éxito que el que se da en los mamíferos. Si precisamos un poco más, vemos que la regeneración en estos últimos no se realiza en las neuronas del sistema nervioso central y es muy aleatoria en las del periférico.
No obstante, es posible que se produzca una reorganización neuronal, es decir, que neuronas que antes de la lesión cumplían una determinada función, después de ella asuman otra diferente. Aunque hay muchas experiencias, realizadas evidentemente con animales, bastará un ejemplo. En trabajos con roedores, unos científicos demostraron que cuando se seccionaban las neuronas motoras que controlaban los músculos de los bigotes (vibrisas) del animal, después de unas pocas semanas el área de la corteza motora que era responsable del movimiento de los mismos, participaba ahora en el movimiento de ciertos músculos faciales, es decir, había adquirido una función diferente a la original: se había reorganizado.
¿Por qué se regeneran más difícilmente las neuronas del sistema nervioso central que las del sistema nervioso periférico?
Parece claro que si las neuronas del sistema nervioso central suelen degenerar y morirse como consecuencia de una lesión y las que forman los nervios periféricos poseen cierta capacidad de regeneración, es porque estas últimas, quizá, tienen una fisiología más adecuada para la regeneración, es decir, poseen un funcionamiento que las hace más susceptibles de recuperar su actividad.
Sin embargo, las cosas no son como parecen. En efecto, Goldberg y Barres en el año 2000 trasplantaron neuronas del sistema nervioso central a zonas del sistema nervioso periférico y el resultado fue que se regeneraron, lo que no sucedía cuando las neuronas se trasplantaban en la dirección contraria. Esto supone que en el sistema nervioso periférico hay “algo” que favorece la regeneración neuronal y este “algo” no existe en el ambiente del sistema nervioso central.Si nos fijamos en las neuronas de estas dos zonas vemos que los axones en el sistema nervioso periférico están envueltos por células de Schwann (con mielina) que producen sustancias neurotróficas, es decir, moléculas nutritivas que estimulan el crecimiento de los axones. Por el contrario, las neuronas del sistema nervioso central poseen unas células de glía, denominadas oligodendroglía, que aportan también la mielina, pero que no liberan sustancias químicas que favorecen la regeneración neuronal, antes al contrario, sueltan al medio moléculas que la impiden

La heroína es el opiáceo más consumido

La heroína es una droga muy adictiva y la de más rápida acción de las del grupo de los opiáceos. Se obtiene a partir de la morfina: el principal componente de la heroína es la diacetilmorfina. Habitualmente se mezcla con otras sustancias que ponen en grave riesgo la vida de los consumidores.
Se autoadministra inyectada, esnifada y fumada y atraviesa fácilmente la barrera hematoencefálica, lo que explica que la autoadministración intravenosa produzca euforia muy pronto (antes de 10 segundos); las inyecciones intramusculares la generen más tarde (entre los 5 y 10 minutos) y cuando se inhala o se fuma los efectos más fuertes se consiguen poco antes de los 15 minutos.
Cuando la heroína llega al cerebro, se separan las dos moléculas de morfina y se unen a los receptores naturales que tenemos: los de los llamados opiáceos endógenos. Estos son los lugares que se consideran los de inicio de los efectos reforzantes (euforizantes) de la droga. Este hecho suele acompañarse de sensaciones placenteras generalizadas y de otras de diferente especie: sequedad bucal, pesadez de las piernas y, eventualmente, náuseas, picores, etc. Después de estos efectos sobreviene un amodorramiento que dura varias horas. La actividad mental se reduce y los ritmos cardíacos y respiratorios se enlentecen.
A largo plazo la heroína crea adicción, tolerancia y dependencia física de forma que, como en muchas otras drogas, los heroinómanos dedican buena parte del día a buscar la droga, lo que con el tiempo se convierte en su modus vivendi y que es una prueba evidente de que su cerebro ha sido alterado por este opiáceo.
El síndrome de abstinencia se genera a las pocas horas de la última inyección y sus peores efectos llegan al máximo a las 24-48 horas de la última dosis, aunque algunos se mantienen durante meses. Los síntomas más frecuentes en ese síndrome son los dolores musculares y óseos, diarrea, vómitos, escalofríos, insomnio, etc.
Uno de los mejores tratamientos para los heroinómanos son la comunidades terapéuticas, donde los pacientes permanecen entre 3 y 6 meses sin contacto alguno con la droga.
Si para tratar a los heroinómanos se precisa emplear fármacos, se utiliza metadona. La metadona es un agonista opiáceo y, por tanto, sustituye a la heroína. Sin embargo, esta sustancia no produce sedación ni tiene efectos demasiado indeseables, aunque genera dependencia física. Lo más significativo es que con metadona los adictos tienen más problemas para conseguir la subida eufórica, lo que hace que vayan dejando la droga poco a poco. Es una sustancia segura y, combinada con tratamientos psicológicos, ha tenido un éxito terapéutico relativamente bueno.
Otros medicamentos útiles son la naloxona y la naltrexona. Ambos son antagonistas de los opiáceos y, por tanto, bloquean los receptores cerebrales a los que se une la heroína: por ello, cuando estas sustancias se toman simultáneamente con la droga, ésta no ejerce sus acciones. Además, el hecho de ser antagonistas hace de ellos útiles en el caso de sobredosis.
Los tratamientos farmacológicos no son útiles a largo plazo si no se acompañan de tratamientos conductuales.

La enfermedad de Parkinson, la dopamina y unos microelectrodos

La enfermedad de Parkinson es un trastorno neurodegenerativo que progresa lentamente y que en su etapa inicial afecta a una extremidad y presenta unas características tales como el temblor en reposo, cierta parsimonia a la hora de hacer actividades manuales (escribir, por ejemplo), arrastrar una pierna al andar, inexpresión facial, dolor en un miembro, hipofonía, trastornos del estado de ánimo, etc.
La razón de la enfermedad se debe a la disminución del neurotransmisor dopamina. El progreso de la enfermedad se debe a que también es progresiva la pérdida del neurotransmisor. En la mayor parte de los casos no hay una causa evidente que indique a qué es debida la enfermedad.
La enfermedad de Parkinson se relaciona con la pérdida neuronal de la sustancia negra (del mesencéfalo) cuyas neuronas liberan dopamina y conectan con el cuerpo estriado (formado por los núcleos caudado y putamen) de los ganglios basales. El cerebro de estos pacientes manifiesta despigmentación de la sustancia negra y es que conforme las neuronas van muriendo el color se pierde.
A los enfermos de Parkinson no se les administra la dopamina que les falta porque este neurotransmisor es incapaz de atravesar lo que se denomina barrera hematoencefálica, esto es, la red de vasos sanguíneos especializados que controlan el paso de sustancias desde la sangre hasta el sistema nervioso central. Afortunadamente, la sustancia a partir de la cual se sintetiza ese neurotransmisor, la L-dopa, no tiene problema alguno para atravesar dicha barrera y, por tanto, alivia los síntomas de la enfermedad. Desgraciadamente, la L-dopa, con el tiempo, se va haciendo menos efectiva y, en algunos casos, llega a producir unos efectos secundarios que hacen que se interrumpa el tratamiento.
Por esta causa se están desarrollando tratamientos alternativos, uno de los cuales es especialmente exitoso: implantar microelectrodos en el bulbo raquídeo de estos enfermos hace que cuando pasa una corriente eléctrica de muy baja intensidad y alta frecuencia los síntomas desaparecen y el enfermo empieza a mover las manos con habilidad y anda como cualquier persona no afectada. Claro que lo difícil es colocar los microelectrodos en el sitio preciso del bulbo y con la orientación adecuada.

Autismo, emoción y genialidad

Alrededor de cuatro de cada diez mil niños nacen con la incapacidad de responder al afecto de sus padres. Hay tres aspectos del diagnóstico del autismo que son especialmente valorados por los psicólogos y psiquiatras:
a) Presencia de anomalías en la interacción a través de gestos, de la vista, etc. con los demás.
b) Alteraciones en el uso del lenguaje que no implican, necesariamente, el uso incorrecto del habla.
c) Comportamientos restringidos, que les hacen mostrar una preocupación obsesiva por algún asunto, con los que son capaces de repetir acciones de forma muy machacona.
Se conocen muchos factores ambientales que aumentan el riesgo de padecer autismo, bien es cierto que ninguno de ellos es suficiente por si mismo para que se manifieste la patología. La mayor parte de ellos está relacionado con la exposición del embrión o del feto a los efectos nocivos de algunos virus como el de la rubéola, o a sustancias químicas como el ácido valproico o el etanol. También se sabe que algunas patologías como la fenilcetonuria y el síndrome del cromosoma X-frágil (trastornos ambos que se expresan con bajos niveles de inteligencia) incrementan la posibilidad de padecer autismo. En este último caso hay que tener en cuenta que el 15% de los afectados con el síndrome del X-frágil sufre autismo.
Se han confirmado de manera inequívoca tres hallazgos neuropatológicos en la mayoría de los niños autistas: un aumento del peso cerebral, la disminución de las ramificaciones dendríticas (responsables de las conexiones entre las neuronas) de la parte del cerebro más relacionada con las emociones (la amígdala del sistema límbico) y un menor número de células de Purkinje del cerebelo.
Las implicaciones del cerebro emocional parecen evidentes. Sin embargo, aunque hay niños autistas que poseen anomalías motoras, otros son ágiles y no muestran déficit de la función motora, hechos que no están de acuerdo con que el cerebelo (integrador de los movimientos complejos) tenga que ver en el autismo.

Finalmente, es un hecho especialmente interesante que los autistas presentan una tendencia a poseer rasgos geniales, esto es, a pesar de su deficiencia en la inteligencia, algunos poseen unas capacidades cerebrales asombrosas. Así, se han dado casos de rasgos geniales de autistas que podían decir la hora exacta sin mirar el reloj y con una precisión de segundos, otro (que tenía una incapacidad para realizar las sumas y restas más sencillas que a usted se le puedan ocurrir) fue capaz de repetir correctamente una lista de 300 dígitos después de haberla oído una sola vez y otro, un autista ciego que no podía atarse los cordones de los zapatos, era tan hábil musicalmente que, a los 13 años, llegó a tocar simultáneamente al piano una canción con la mano derecha, otra con la izquierda y, mientras, tarareaba una tercera tonada.

El estrés, las hormonas y las infecciones

El estrés prolongado puede alterar el funcionamiento normal del nuestro sistema inmunológico, es decir, del sistema que hace que nuestro cuerpo sea capaz de defenderse del ataque de agentes extraños: virus, bacterias, protozoos, etc.
Hay numerosos estudios que han puesto de manifiesto que las personas sometidas a situaciones de estrés prolongado tienen un sistema inmunológico menos eficaz. Así, se han comprobado, en épocas de estrés intenso y bajo, las concentraciones de un grupo determinado de anticuerpos en la saliva de unos estudiantes de Odontología. Se demostró que los niveles de esos anticuerpos eran más bajos en los momentos de intenso estrés.
Otros científicos han realizado heridas en el antebrazo a dos grupos personas que tenían la misma edad y que sólo se diferenciaban en que habían soportado diferente carga emocional. Un grupo se había ocupado, durante la etapa precedente al experimento, del cuidado de algún familiar enfermo de Alzheimer, actividad estresante donde las haya; el otro era de sujetos sin estrés (al menos aparente). Los resultados son bastante espectaculares: mientras las heridas del grupo control tardaban en curarse alrededor de 40 días, el grupo de personas estresadas retrasó la curación un promedio de 10 días más. Es más, los efectos negativos que sobre el funcionamiento del sistema inmune tiene el estrés afectan negativamente a la respuesta específica sobre el agente patógeno, pero también actúa empeorando la respuesta inespecífica. Bastarán dos ejemplos más que significativos: el estrés disminuye los anticuerpos producidos contra un microorganismo y también hace descender la actividad fagocítica de algunos leucocitos.
Pero, ¿cómo sabe nuestro sistema inmunitario que estamos estresados? Hay un camino enrevesado en el que se puede ver la relación nerviosa e inmunitaria. En efecto. Sabemos que las situaciones emocionales pueden afectar al hipotálamo y producir un aumento sanguíneo de hormonas como la ACTH, la de crecimiento, la prolactina, etc. Pues bien, muchas de las células del sistema inmune poseen moléculas receptoras de esas hormonas y el acoplamiento hormona-receptor pueden alterar, positiva o negativamente, el funcionamiento inmunitario de esa célula. Concretemos algo más.
No hay duda de que en una situación de estrés se produce una mayor actividad de las glándulas suprarrenales que tiene como consecuencia un aumento del cortisol, adrenalina, etc. y es muy probable que estas hormonas influyan negativamente en la actividad inmunitaria y en las células más importantes de esa actividad. Los linfocitos T y B tienen moléculas en su superficie donde encajarían las hormonas antes dichas y, consecuentemente, alterarían su función.
Además, en las situaciones estresantes se liberan a las sangre mayores cantidades de endorfinas y encefalinas, sustancias que tienen efectos inmunosupresores.
Tenemos que ir, también, a los genes. Resulta que en el cromosoma 10 hay un gen denominado TCF que se expresa en una proteína que, a su vez impide la expresión de otra proteína denominada interleucina 2, una citocina fundamental para una actuación normal de los linfocitos. Por tanto, si queremos que el funcionamiento inmunitario sea óptimo, el gen TCF debe estar inhibido, esto es, no funcionando (reprimido se dice más científicamente) y estará más reprimido cuanto menos cortisol haya en sangre. Entonces, un aumento del cortisol producirá una activación del gen TCF y, finalmente, una menor producción de interleucina 2 y un peor funcionamiento del sistema inmunológico.
Pero las cosas se pueden complicar un poco más cuando se tiene en cuenta a la testosterona. Esta hormona masculina tiene un efecto negativo sobre el sistema inmunitario, lo que está en relación con el hecho de que en muchas especies de mamíferos los machos sufren más enfermedades infecciosas que las hembras. Lo cual quiere decir que la morfología espectacular que, debido a la testosterona, tienen los machos de muchas especies animales, se ve compensada, negativamente, con una mayor probabilidad de sufrir ciertas enfermedades infecciosas.

Relación entre los sistemas nervioso, endocrino e inmunológico

Hay una gran cantidad de evidencias que nos podrían hacer comprender fácilmente las relaciones que se producen entre los sistemas nervioso e inmunológico. No es extraño, por otro lado, sobre todo si consideramos que ambos son los responsables de la relación entre un ser vivo y el medio.
Los órganos del sistema inmune (médula ósea, timo, bazo, etc.) están conectados con el sistema nervioso simpático. Así, las neuronas de esta rama, que utilizan como neurotransmisor noradrenalina, contactan (de manera similar a una sinapsis) con las células del sistema inmune que se encuentran en los órganos citados. Además de esto, hay ciertas células del sistema inmune como los monocitos, los linfocitos, neutrófilos, y otras que tienen receptores para la noradrenalina. Esto implica que la activación de las neuronas simpáticas que inervan un órgano inmunitario libera un neurotransmisor que se puede unir a los receptores de muchas células que intervienen en la inmunidad.
No obstante, las cosas se pueden complicar un poco más. Las células del sistema inmune poseen receptores para neurotransmisores diferentes de la noradrenalina, tal es el caso de la acetilcolina, serotonina y dopamina. Los efectos que pueden producir son extraordinarios, en la medida que pueden generar la división y activación de los linfocitos, alterar la salida de los leucocitos desde los vasos sanguíneos hasta los tejidos, etc. Queda, por tanto, patente la relación entre los sistemas nervioso e inmune.
Pero en la membrana de las células inmunitarias también hay receptores para diferentes hormonas, entre las que podemos citar las hormonas del tiroides, la ACTH, la hormona de crecimiento, la prolactina, las que libera la corteza suprarrenal, las hormonas sexuales, algunos de los factores liberadores hipotalámicos y algunas más. Esto implica que cuando una de las hormonas citadas se acople a los receptores de las células inmunitarias, podrá alterar, para bien o para mal, su funcionamiento. En este sentido, por ejemplo, parece que la hormona de crecimiento tiene una actuación activadora sobre el sistema inmune, mientras que glucocorticoides como el cortisol muestran los efectos contrarios. Bastan estos datos para comprender fácilmente la relación entre los sistemas endocrino e inmunitario.
Sabemos que hay ciertos péptidos producidos por determinadas neuronas y que, por eso, se denominan neuropéptidos, que se pueden acoplar a receptores que se encuentran en determinadas células que se almacenan en órganos del sistema inmune como el timo, los ganglios linfáticos o el bazo. Un caso muy interesante es el de las endorfinas, opiáceos generados por el sistema nervioso central que tienen una función analgésica; estas moléculas se unen a receptores localizados en los linfocitos, eosinófilos, linfocitos y otras células de nuestro sistema de defensa. La actuación sobre las mismas es la de activar su funcionamiento o, por el contrario, reducirlo. Se sabe que opiáceos externos como la morfina tienen un importante efecto inmunosupresor, ya que disminuye la división de los linfocitos y la producción de anticuerpos entre otros efectos.
Pero aún hay más. Durante las respuestas que realiza el sistema inmune, las células del mismo generan sustancias químicas que se denominan genéricamente citocinas. Lo más interesante de estas sustancias, desde el punto de vista no inmunológico, es que pueden afectar al funcionamiento de los sistemas nervioso y endocrino. Así, hay receptores de ellas en distintas regiones del sistema nervioso: tálamo, amígdala, cerebelo, etc. También se han encontrado receptores de citocinas en las células que segregan hormonas en la hipófisis. Hay datos fidedignos de que una citocina llamada interleucina-1 es capaz de producir numerosos efectos sobre el sistema nervioso: altera el sueño, produce analgesia, disminuye los niveles del neurotransmisor noradrenalina en regiones, entre otras, como el hipocampo y el hipotálamo, y de los de dopamina en la corteza prefrontal.

Neuroinmunología: la interacción nerviosa, endocrina e inmune

La Neuroinmunología es una disciplina científica que relaciona el sistema nervioso y el inmunológico.

Sabemos que hay una estrecha interacción entre los sistemas nervioso y endocrino de manera que en la actualidad no es infrecuente hablar de sistema neuroendocrino. Ahora bien, esta palabra se podría ampliar un poco más si tenemos en cuenta las relaciones de ambos sistemas con el inmune, o todavía más si consideramos la actuación de los agentes externos sobre lo anterior y tenemos en cuenta la conducta del individuo; unadisciplina relativamente reciente y conocida como psiconeuroendocrinoinmunología.
Este término fue utilizado por primera vez por R. Ader hace relativamente poco tiempo, en 1980. Con él deseaba expresar el estudio científico de las relaciones entre el los sistemas nervioso, endocrino, inmune y la conducta.
En este sentido debe tener en cuenta que hay una fuerte relación entre estos cuatro elementos, lo que puede ser esquematizado con el esquema que se muestra.

Tamaño del encéfalo e inteligencia

No hay mucho que discutir si decimos que los humanos somos más inteligentes que el resto de las especies existentes en nuestro Planeta, aunque algunos están poniendo las cosas más que difíciles y casi todas sus acciones indican lo contrario.
No hace falta ser un experto para saber que nosotros no somos los animales con mayor cerebro; el de los elefantes es mucho más grande y el de los cachalotes es siete veces más pesado, lo cual es necesario ya que habrá que tener más neuronas encefálicas para controlar la actividad de más células en el organismo.
Claro que si tenemos en cuenta el tamaño relativo de las distintas especies, el que relaciona el peso del cerebro y la masa corporal, pues… tampoco lo tenemos tan grande ya que, aunque un elefante tienen un cerebro que representa el 0,20% de su peso (el nuestro supone el 2,33%), mamíferos de pequeño tamaño como la musaraña deberían haber descubierto la teoría de la relatividad ya que su cerebro supone el 3,33% del peso corporal.
Quizás alguien habrá pensado en la cantidad de repliegues existentes en la superficie del cerebro (las circunvoluciones cerebrales)… pues tampoco: las marsopas tienen más. Ahora bien, si comparamos el tamaño del cerebro humano con el de los mamíferos de su mismo peso, es cuando podemos presumir.
Además, hay un detalle anatómico extraordinariamente importante en nuestra especie: prácticamente el 50% de la corteza cerebral es prefrontal, lo que nos aleja de todos los demás mamíferos; en el resto de los primates es considerablemente más pequeña, en carnívoros como el gato todavía es menor y todavía es más diminuta en los roedores. Podemos resumir diciendo que la mitad de nuestra corteza cerebral es corteza prefrontal y ella es responsable de muchas de las capacidades superiores.
Por otra parte, dentro de nuestra especie, hay personas muy inteligentes con cerebros comparativamente pequeños y otras con cerebros muy grandes y una inteligencia corriente. Einstein tenía un cerebro pequeño y parece que no le funcionaba mal, ¿verdad?

Un gen emocional

Las emociones suponen conductas, generalmente muy complejas, que suelen estar controladas por muchos genes. Sin embargo, esto no implica que no se puedan realizar aproximaciones a lo que es la genética de las emociones. Veamos.
Desde la década de los 60 del siglo pasado sabemos, gracias a las investigaciones realizadas por J.C. De Fries, que el gen responsable del albinismo en los ratoncitos de laboratorio afecta al color del pelo y, además, a ciertas manifestaciones emocionales del roedor.
En efecto, los “animales emocionales”, cuando son introducidos en un recinto circular, grande y muy bien iluminado, se quedan inmóviles cerca de las paredes y orinan y defecan abundantemente, es decir, ese ambiente desencadena una perturbación conductual en los ratones que les hace orinar y defecar abundantemente. Por el contrario, los ratones “no emocionales” se expresan muy activos y exploran el recipiente en el que han sido metidos de manera que se desplazan a lo largo y ancho del mismo.
Pues bien, los ratones albinos son menos activos y defecan más que los que tienen un pelaje coloreado o, lo que es igual, la emocionalidad de los roedores blancos se manifiesta mayor que la de los que tienen el pelo pigmentado.
Estas investigaciones de De Fries demostraban, por tanto, que un gen, responsable de la coloración del pelo de los roedores, podía tener dos efectos a la vez, dos expresiones distintas y simultáneas: era responsable del color del pelo y de la emocionalidad. Este efecto genético se denomina efecto pleiotrópico o pleiotropismo.