Efectos neurobiológicos del alcohol

Con el tabaco, una de las drogas más consumidas en todo el mundo es el alcohol. La presentación más común de alcohol es en forma de etanol, una molécula de grandes efectos sobre diversos órganos de nuestro cuerpo.

El etanol, en dosis altas, actúa sobre los receptores nicotínicos de acetilcolina y los de la serotonina. Los efectos de la droga reducen los receptores de glutamato (que es un neurotransmisor excitador), los canales de calcio (el calcio favorece la neurotransmisión) y aumentan los receptores de GABA (que es un neurotransmisor inhibidor). Como resultado se produce una disminución de la transmisión del impulso nervioso (efectos depresores).

Cuando se es dependiente y no hay alcohol, los receptores de glutamato aumentan, de la misma manera que los canales de calcio y, sin embargo, disminuyen los receptores de GABA, esto es, se producen los efectos neurobiológicos opuestos a los descritos antes. Esto parece ser la razón del síndrome de abstinencia.

La dependencia se suele generar en poco tiempo, lo que también sucede con otros depresores del sistema nervioso como son los ansiolíticos como las benzodiacepinas y los barbitúricos. Con estas sustancias, el alcohol presenta tolerancia cruzada, probablemente porque ellas también actúan a través los receptores del GABA.

Además, el alcohol interacciona con muchas otras sustancias que potencian sus efectos depresores. Así, antidepresivos, anticonvulsivantes, antihistamínicos, etc. potencian los efectos depresores del alcohol.

La exposición aguda a esta droga produce euforia y desinhibición, que parecen ser los responsables de los efectos reforzantes positivos y de que la conducta de ingesta de alcohol se mantenga.

El consumo habitual produce daño cerebral, amnesia, perturbaciones del sueño, estados psicóticos y convulsiones. Se manifiesta en un conjunto de síntomas que suelen llevar una secuencia concreta: una fase inicial de excitación y euforia, acompañada de locuacidad; una segunda fase hipnótica, de alteración motora, del equilibrio, confusión mental, habla incongruente, irritabilidad, mareos, náuseas, etc.; una tercera fase anestésica con pérdida de la conciencia, reflejos y del control de esfínteres, amén de una generalizada falta de tono muscular con problemas respiratorios y coma; finalmente se produce una fase bulbar, en la que se pierden las funciones propias del bulbo raquídeo con la consiguiente parada cardiorrespiratoria y la muerte.

Neurobiología de la cocaína

Es una droga muy adictiva que se administra inyectada, inhalada y fumada. La subida eufórica es mayor cuando se inyecta o se fuma (antes de los 10 minutos) que cuando se inhala (a los 25 minutos aproximadamente). Como en otras drogas, el uso continuado disminuye el tiempo de la subida eufórica y en poco tiempo puede desarrollarse una tolerancia a los efectos de la subida, de forma que muchos adictos buscan las sensaciones euforizantes de la primera administración.

Una de las formas más comunes de conseguir vapores de cocaína es con el crack. La cocaína  se obtiene de las hojas del árbol de la coca, con las que se hace una pasta de la que se obtienen dos formas químicas de la cocaína: hidrocloruro de cocaína y cocaína como tal. El crack es la obtención de la cocaína a partir del hidrocloruro, al que se le se añade bicarbonato sódico, o amoníaco, y agua y se calienta para obtener vapores de cocaína que inhalados hacen que altas dosis de la droga lleguen al cerebro en poco tiempo. Su consumo puede desarrollar psicosis paranoides muy agresivas.

-La cocaína bloquea los canales de sodio y, por tanto, impide la transmisión del impulso nervioso; esto explica el efecto analgésico de la droga.

-También inhibe la recaptación de dopamina, serotonina y noradrenalina, a través del bloqueo de las proteínas transportadoras que realizan estos procesos. Como consecuencia, se incrementa la cantidad de esos neurotransmisores en la sinapsis con la consiguiente estimulación sobre los receptores postsinápticos. Esto contribuye a los efectos euforizantes de la droga.

-La cocaína actúa también en las neuronas presinápticas de las vías mesolímbicas y nigroestriatales, favoreciendo el almacenamiento de dopamina en las vesículas presinápticas. También ejerce su acción uniéndose a los receptores de la serotonina y a los receptores muscarínicos de la acetilcolina.

-La cocaína aumenta la liberación de noradrenalina en las terminaciones simpáticas del sistema nervioso autónomo, lo que lleva a las complicaciones agudas que produce: aumento de la frecuencia cardiaca, aumento de la presión arterial, incremento de las secreciones salivar, gástrica y pancreática, intensa sudoración, etc.

Por desgracia, ningún tratamiento farmacológico contra la cocaína ha tenido hasta la fecha una buena eficacia. Sin embargo, hay mayores expectativas en los tratamientos de naturaleza psicosocial: comunidades terapéuticas, los tratamientos cognitivo-conductuales, etc. 

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Pío del Río Hortega (1882-1945)

Pío del Río Hortega es, probablemente después de Santiago Ramón y Cajal (1852-1934), la personalidad más destacada de la neurohistología española de todas las épocas.

Nació en Portillo (Valladolid) y en la Facultad de Medicina vallisoletana se licenció en 1905 y, más tarde se doctoró.

Aunque eventualmente ejerció la medicina (fue médico de su pueblo natal), ese trabajo le resultó tan negativo que optó por realizar el doctorado como una especie de “respiro a pulmón lleno”. Su gran interés científico lo constituyó la investigación en el campo de la histología y así, aunque realizó trabajos sobre la histología patológica de las tumoraciones nerviosas, su discípulo Ortiz Picón lo definió más como histólogo que como anatomopatólogo.

En 1913 se traslada a Madrid y trabaja en el Laboratorio de Histopatología del Sistema Nervioso que dirigía Nicolás Achúcarro Lund (1880-1918). Una vez en la capital de España, obtiene una beca para ampliar conocimientos en París y Berlín, pero la Primera Guerra Mundial le obliga a volver a Madrid. Tras el fallecimiento de Achúcarro se hace cargo de la dirección del laboratorio y, en poco tiempo, don Pío hace de él un centro de investigación de gran categoría internacional. Prueba de ello es que grandes científicos se trasladaron a Madrid para trabajar en su laboratorio; es el caso, por ejemplo, del norteamericano Wilder Penfield.

Al iniciarse la Guerra Civil se exilia a Francia donde trabaja como histopatólogo en el Hospital de la Pieté de París; posteriormente marcha a Gran Bretaña para investigar en la Universidad de Oxford (de la que fue nombrado doctor honoris causa). Finalmente, en 1940, como consecuencia de la Segunda Guerra Mundial, va a Buenos Aires y dirige, hasta su muerte en 1945, un laboratorio histológico dependiente de la Institución Cultural Española de la capital argentina.

En el mundo de la ciencia don Pío destacó por la precisión de sus tinciones tisulares. En efecto, fue alterando la tinción de Achúcarro (que utilizaba tanino y plata amoniacal) de tal manera que consiguió realizar importantes estudios de la estructura anatómica de las neuronas y de la neuroglía, desarrollando su famoso método del carbonato de plata amoniacal (1918). Estos métodos de tinción permitieron el descubrimiento de unas células que Ramón y Cajal había llamado tercer elemento o glía adendrítica; los otros elementos eran las neuronas (primer elemento) y la neuroglía (segundo elemento), donde se encontraban formas celulares como los astrocitos de la sustancia gris y los de la sustancia blanca. En efecto, Río Hortega demostró la existencia de dos estirpes celulares diferentes en este tercer elemento: las células de oligodendroglía y las células de microglía.

Además, en la década de los 20, el investigador castellano publicó numerosas investigaciones sobre la morfología y génesis de estas células que le valieron renombre internacional. Así, dos importantes científicos alemanes (Metz y Spatz) ya hablaban en esos años de las “células de Hortega” para designar a la microglía. 

El dilema del sueño

Todos los animales vertebrados duermen. Aunque los anfibios y peces no lo hacen con las características que definen el sueño en los demás animales, también manifiestan periodos de inactividad semejantes al sueño.

Y es que el sueño debe ser necesario ya que algunas especies de mamíferos probablemente estarían mejor en vigilia permanente que soportando los peligros que tienen cuando duermen. Es el caso, por ejemplo, del delfín de Índico, que duerme hasta 7 horas al día a pesar de ser ciego y de nadar constantemente en las oscuras aguas del golfo Índico. Su adaptación al sueño es muy peculiar ya que duerme dando pequeñas “cabezadas” de menos de un  minuto. 

Otros animales presentan estrategias de sueño diferentes. Así, por ejemplo, el delfín de morro de botella posee dos hemisferios cerebrales que duermen por turnos: el  derecho unas veces y el izquierdo otras. De esta forma un hemisferio cerebral siempre está vigilante.

La conclusión consecuente de estos y otros hechos es que si esta conducta, la del sueño, fuera innecesaria muchos animales carecerían de ella ya que, evolutivamente, habría desaparecido en buena parte de ellos. No obstante, todos los vertebrados duermen.

Sabemos que, en nuestra especie, la privación del sueño nos provoca alteraciones en la percepción y, cuando la ausencia del sueño es demasiado larga, algunas personas llegan a tener, en ocasiones, alucinaciones ligeras y problemas para realizar tareas que necesitan concentración. Sin embargo numerosos estudios científicos no han demostrado que el sueño sea necesario para el funcionamiento del organismo, ya que en los caso de privación prolongada no se han manifestado señales de estrés fisiológico aunque sí de percepción, problemas de concentración y alguna alucinación. Finalmente, cuando a la persona que se le ha privado del sueño se le permite dormir, duerme más en la primera noche pero, en ningún caso, recupera el sueño perdido.

Es por esto que la ciencia se encuentra actualmente con un  dilema difícil: el sueño parece necesario (todos los vertebrados duermen) y, a la vez, no parece imprescindible.

Autismo y genética

Alrededor de cuatro de cada diez mil niños nacen con autismo y aunque sabemos de diversos 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.

Desde hace tiempo se sabía que el autismo tenía un componente genético. Es curioso que algunas patologías genéticas incrementan la posibilidad de padecer autismo; es el caso, por ejemplo, de la fenilcetonuria y del síndrome del cromosoma X-frágil, trastornos ambos que se expresan con bajos niveles de inteligencia. En este último caso hay que tener en cuenta que el 15% de los afectados con el síndrome del X-frágil sufre autismo.

Aunque hay un 95% de casos en los que un autista no tiene parientes con el trastorno, en su familia es más probable que se dé un porcentaje mayor de alteraciones afectivas, sociales, comportamientos estereotipados, tics, déficit de comunicación, anomalías del lenguaje, epilepsia, etc., irregularidades características de esta patología. Además, los hermanos de autistas tienen una probabilidad entre un 3 y un 8% de padecer la enfermedad, lo que contrasta considerablemente con el 0,16% de riesgo de la población no emparentada con autistas. Bien es cierto que si el autismo fuera debido a un solo alelo (dominante o recesivo) la probabilidad sería mayor. Y es que en esta enfermedad hay muchos genes implicados.

Por otra parte, para confirmar las implicaciones de los genes, hay estudios diferentes que indican que cuando una persona es autista su gemelo idéntico tiene una probabilidad entre el 60% y el 96 % de serlo también. Finalmente, hay que decir que la incidencia del autismo es 3-4 veces superior en los varones que en las mujeres.

Entre un 5 % y un 15 % de los casos de autismo presentan alteraciones cromosómicas que afectan al número o a la estructura (deleciones, duplicaciones, etc.). Las más frecuentes implican a los cromosomas 15 y al cromosoma X.

En este siglo se ha relacionado el autismo con las variantes anómalas de dos genes situados en el cromosoma X. Estos genes son responsables de la síntesis de unas proteínas que se encuentran en la superficie de las neuronas y parece que sirven para que se produzca la correcta transmisión de los impulsos nerviosos. Por otra parte, también se han descubierto variantes de genes normales localizados en los  cromosomas 2, 16 y 17 que están implicados en la enfermedad.

Asimismo, en el cromosoma 7, otros investigadores han encontrado dos genes relacionados con el autismo: uno es un gen que parece que tiene una importancia fundamental en una forma de trastorno del lenguaje característica de los autistas.

Hay otro gen que se relaciona con el autismo; se denomina HOXA1 y también se localiza en el cromosoma 7. De este gen se han encontrado varios alelos diferentes que se consideran, al menos parcialmente, responsables de la enfermedad, ya que se presentan con más frecuencia en la población autista que en la que no lo es. Sin embargo, su presencia no implica la existencia de autismo y su ausencia no supone la imposibilidad de padecer el trastorno: se encuentra en un 20% de las personas normales y en un 40% de las autistas.

Endorfinas, morfinas y sistema nervioso

Durante siglos el opio ha sido punto de referencia debido a su capacidad para reducir el dolor y producir euforia. Pero desde un aspecto terminológico conviene recordar que opiáceo se refiere a todos los productos derivados de la planta emparentada con la amapola y a la que los científicos denominan Papaver somniferum, o lo que es igual: “hierba del sueño”.

El vegetal produce un fruto en cápsula, globoso, que al hacerle unos pequeños cortes suelta un líquido que cuaja en contacto con el aire, el opio, y que contiene más de

veinte alcaloides. De éstos, el más importante es la morfina, sustancia descubierta en 1804 por el farmacéutico alemán Sertürner y así llamada en honor a Morfeo, dios del sueño de la mitología griega.

La morfina fue utilizada como analgésico desde el primer momento, aunque pronto se observó un enorme problema: creaba adicción. Por tal motivo, algunos laboratorios farmacéuticos se lanzaron a la búsqueda de un principio activo similar pero que no tuviera efectos indeseables. Así las cosas, la compañía Bayer inició en 1898 la comercialización de una sustancia, que había sintetizado en sus laboratorios, la heroína. Sin embargo, la nueva molécula, además de crear adicción, ejercía un efecto más rápido que la morfina.

En el año 1975, Hughes y Kosterlitz sorprendieron a la comunidad científica al descubrir la existencia de algunas sustancias que tenían las mismas propiedades de la morfina y… que eran sintetizadas por el propio organismo; por ello se las denominó genéricamente endorfinas, y más tarde opiáceos endógenos, para diferenciarlos de los que no eran fabricados por el cuerpo, o exógenos. Después, y en muy poco tiempo, se descubrieron otras sustancias similares: encefalina, b-endorfina, dinorfina, etc.

Curiosamente todos los opiáceos endógenos se localizan en zonas del sistema nervioso que guardan alguna relación con el procesamiento o la modulación del dolor.

¿Por qué los opiáceos actúan sobre el organismo?

Los opiáceos, endógenos o exógenos, podrán estimular a todas las neuronas que tengan receptores para ellos. Pero, ¿dónde se encuentran las células nerviosas sobre las que pueden actuar la morfina o la heroína?

Estas neuronas se localizan en diferentes zonas del cerebro: el área tegmental ventral, el núcleo accumbens, el área preóptica, la formación reticular, la sustancia gris periacueductal y otras. Pues bien, las regiones que acabo de citar explican de una manera muy clara los efectos, perfectamente detectables, de los opiáceos: refuerzo, descenso de temperatura (hipotermia), analgesia, etc. 

Señales externas y sistema neuroendocrino

El hipotálamo produce unas hormonas que pueden ser de dos tipos: las llamadas hormonas de liberación y hormonas de inhibición hipotalámicas. Estas sustancias se fabrican en el hipotálamo y viajan a través de vasos sanguíneos hasta la adenohipófisis, donde ejercen su efecto.

Veamos un ejemplo que explique esta “cascada” hormonal que nace en el hipotálamo. Esta estructura neuroendocrina produce una hormona que se denomina hormona liberadora de tirotropina (u hormona liberadora de TSH) que es llevada por los vasos sanguíneos hasta la adenohipófisis. Una vez allí actúa haciendo que se fabrique más TSH y que se libere esta hormona. La TSH, cuando llega a la glándula tiroidea, hace que se libere a la sangre las hormonas tiroxina y triyodotironina. Finalmente, estas hormonas tienen efectos sobre el metabolismo celular, crecimiento, etc.

Pero esta cascada puede ser alterada por factores perfectamente bien conocidos y estudiados: el frío afecta de tal manera al hipotálamo que provoca un aumento en la secreción de la hormona liberadora de tirotropina y por tanto, una mayor secreción de TSH primero y de hormonas tiroideas después. Determinados estados emocionales, como los de ansiedad, provocan un agudo descenso en la liberación de TSH y, en consecuencia, de las hormonas que produce la glándula tiroidea.

Dopamina y psicosis

Aunque en neurobiología las pruebas científicas de un hecho neuronal casi nunca son concluyentes debido, principalmente, a las numerosas interconexiones entre las células nerviosas, es bastante incuestionable que la dopamina tiene una importancia fundamental en las psicosis. Lo que no es excluyente con otras teorías que postulan que, además, participan en la enfermedad otros neurotransmisores.

Así, en general, podemos afirmar que aquellos fármacos que aumentan la disponibilidad de la dopamina tienen efectos psicóticos positivos y los que disminuyen la dopamina tienen como efecto reducir los signos psicóticos positivos.

Ya desde la década de los 50 del siglo XX se sabía que la reserpina, disminuía los niveles de dopamina, y de otras monoaminas, y tenía un buen efecto antisicótico. También se conoce desde hace mucho tiempo que la cocaína y las anfetaminas aumentan las cantidades de dopamina en los espacios intercelulares de las neuronas y generan episodios semejantes a los que se presentan en personas enfermas por esquizofrenia.

La dopamina es un neurotransmisor que se acopla a los receptores correspondientes. Sin embargo, hay determinados fármacos que se unen a los receptores postsinápticos de la dopamina y, en consecuencia, no permiten la actuación del neurotransmisor. Cualquier fármaco que bloquea la neurotransmisión debida a la dopamina y evita o reduce los signos de la psicosis de denomina, genéricamente, neuroléptico.