SISTEMA NERVIOSO AUTÓNOMO O VEGETATIVO

Es la porción del Sistema Nervioso, tanto central como periférico, que regula, ajusta y coordina las funciones y actividades viscerales del cuerpo de forma autónoma, sin requerir el control de la conciencia.

Ejemplos de órganos inervados:

• Vasos sanguíneos
• Corazón
• Glándulas
• Intestino

Las células efectoras están inervadas por una secuencia de dos neuronas:

Neuronas Preganglionares

• Su soma y dendritas se encuentran dentro del SNC.
• Sus axones están ligeramente mielinizados.
• Transcurren a través de nervios periféricos autónomos.
• Alcanzan los ganglios vegetativos.

Neuronas Postganglionares

• Su cuerpo celular se encuentra en ganglios situados fuera del SNC.
• Sus axones son amielínicos.
• Alcanzan los órganos diana o células efectoras.

Los estímulos eferentes del Sistema Nervioso Vegetativo se transmiten a través de dos subdivisiones:

Sistema Nervioso Simpático

• Estimula actividades de urgencia y gran desgaste energético.
• Si bien opera continuamente, su actividad es más enérgica durante situaciones de estrés o fatiga.

Sistema Nervioso Parasimpático

• Estimula las actividades asociadas con la conservación y restauración de las reservas energéticas del organismo (condiciones basales).

SISTEMA NERVIOSENSORIAL

Mecanorreceptores:

• Oído: Células ciliadas (canales semicirculares); Células ciliadas (cocleares)
• Músculos y articulaciones: Órganos tendinosos de Golgi; Husos musculares
• Piel y vísceras: Corpúsculos de Meissner, Paccini, Ruffini; Terminaciones nerviosas libres
• Cardiovascular: Receptores de volumen auriculares

Quimiorreceptores:

• Olfato: Neuronas sensoriales olfativas.
• Gusto: Botones gustativos
• Piel y vísceras: Células del glomo; Osmorreceptores hipotalámicos

Nociceptores:

Piel y vísceras

Fotoreceptores:

Vista

Termorreceptores:

Piel (calor y frío); Neuronas hipotalámicas (SNC)

SISTEMA MOTOR

Vías nerviosas que controlan la secuencia y el patrón de contracción de los músculos esqueléticos. Es responsable de:

• Postura
• Reflejos
• Actividad rítmica (locomoción, respiración, etc.)
• Movimientos voluntarios

Las conductas motoras más complejas son iniciadas por vías que se originan en diversos puntos del cerebro.

Existen cinco áreas cerebrales que generan tractos descendentes:

Tronco del encéfalo y bulbo:

1. Formación Reticular
2. Núcleos Vestibulares (Tractos Extrapiramidales)
3. Núcleo Rojo
4. Tectum

Corteza cerebral:

5. Corteza motora (Tracto Piramidal o Corticoespinal)

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Cetogénesis

La cetogénesis es el proceso metabólico por el cual se forman en las mitocondrias hepáticas (y también en el riñón) los cuerpos cetónicos (acetona, ácido acetoacético y β-hidroxibutirico) por la oxidación (β-oxidación) metabólica de los ácidos grasos, mediada por la carnitina, que transporta los restos de ácidos grasos para su oxidación.

Este proceso tiene lugar cuando la gluconeogénesis es activa, ya que induce una disminución en los niveles de oxalacético, impidiendo que el acetil-CoA de la β-oxidación se oxide completamente en el ciclo de Krebs. El acetil-CoA se acumula en las mitocondrias, y este exceso deriva en la producción de cuerpos cetónicos. Estos metabolitos aumentan en situaciones como la diabetes descompensada o el ayuno prolongado. Al no ingerir alimentos, baja la glucemia, el organismo estimula la glucogenolisis en el hígado para normalizarla; pero al continuar en ayunas, el glucógeno se agota y se utilizan las grasas. Por β-oxidación se obtiene acetil-CoA para obtener energía en el ciclo de Krebs, pero la velocidad de producción de acetil-CoA excede a la de oxidación en el ciclo de Krebs, acumulándose y produciendo cuerpos cetónicos. Primero se produce ácido acetoacético (un ácido fuerte); si la acidosis continúa aumentando, se produce β-hidroxibutirico (un ácido más débil); y por último, acetona (que no es un ácido, pero tiene graves consecuencias para el organismo: mareos, vómitos, cefaleas, coma…). Además, la acetona tiene un efecto anorexigénico, por lo que el individuo tiende a no alimentarse y puede caer en coma cetoacidótico.

Los cuerpos cetónicos son utilizados por el cerebro o los músculos, que obtienen energía mediante la β-oxidación de los cuerpos cetónicos hasta que los valores de glucemia se normalicen.

La cetogénesis puede determinarse por la presencia de cuerpos cetónicos en la orina, lo cual refleja un exceso de grasas.

La cetogénesis surge cuando el aporte de hidratos de carbono es menor a unos 80 g/día. La cetosis representa un estado en que la producción hepática de cetonas es mayor que su utilización extrahepática.

Hormonas como la ACTH, GH o prolactina tienen un efecto cetógeno. Estas hormonas son conocidas por su efecto hipoglucemiante, con lo que el organismo derivará hacia la gluconeogénesis, estimulando la producción de cuerpos cetónicos.

Ciclo Cardíaco

Es el periodo de tiempo que va desde el final de una contracción cardíaca hasta el final de la siguiente contracción. Dura 0,8 segundos. Incluye el periodo de relajación (diástole auricular/ventricular) y el de contracción (sístole auricular/ventricular).

Aurículas

• Fase de llenado: La sangre fluye por las venas cavas (superior e inferior) a la aurícula derecha y por las venas pulmonares a la izquierda. Las aurículas están en diástole y, a medida que se llenan de sangre, la presión sobre sus paredes provoca la apertura de las válvulas auriculoventriculares. El 70% de la sangre pasa a los ventrículos.
• Fase de vaciamiento (sístole auricular): Las aurículas se contraen y el 30% restante de la sangre pasa a los ventrículos.

Ventrículos

Fase de llenado (diástole ventricular): Para que se llenen los ventrículos, estos deben estar en diástole. Hay tres periodos:

• Llenado rápido: La sangre pasa de las aurículas a los ventrículos por diferencia de presión (la presión ventricular es inferior a cero, provocando un efecto de succión). Pasa aproximadamente 1/3 de la sangre.
• Llenado lento (diástasis): Cuando la presión de aurículas y ventrículos se iguala, sigue pasando un poco de sangre.
• Llenado auricular: La contracción auricular obliga a pasar la sangre a los ventrículos.

Fase de vaciamiento (sístole ventricular):

• Contracción isovolumétrica (0,2-0,3 segundos): Comienza la sístole ventricular, aumenta la presión intraventricular y se cierran las válvulas auriculoventriculares (los músculos papilares se relajan y las cierran), provocando el primer ruido cardíaco. No hay vaciamiento porque no hay suficiente presión para abrir las válvulas semilunares.
• Eyección: Cuando la presión alcanza o supera los 80 mmHg en el ventrículo izquierdo y los 8 mmHg en el derecho, se abren las válvulas semilunares (aórtica y pulmonar). La sangre pasa a los grandes vasos.
• Protodiástole: Los ventrículos siguen contraídos pero no pasa sangre. Es un periodo muy corto.
• Relajación isovolumétrica: Al terminar la protodiástole, se produce la relajación ventricular, lo que provoca que la sangre tienda a volver, cerrando las válvulas semilunares y provocando el segundo ruido cardíaco. Al cerrarse estas válvulas, la presión cae tanto que provoca la apertura de las válvulas auriculoventriculares.

Glucólisis

La glucólisis es la vía metabólica para la degradación de la glucosa (o glucógeno) a piruvato y lactato, que se realiza en el citosol de todas las células de los mamíferos.

Funciona de manera anaerobia mediante la regeneración del NAD⁺ necesario en la reacción de gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa, por acoplamiento de esta reacción a la reducción de piruvato a lactato.

El lactato es el producto final de la glucólisis anaerobia (por ejemplo, en el músculo en ejercicio) o cuando la maquinaria metabólica no existe para la oxidación ulterior del piruvato (como en los eritrocitos).

La glucólisis se regula por tres enzimas que catalizan reacciones sin equilibrio: hexocinasa (o glucocinasa), fosfofructocinasa y piruvato cinasa.

En los eritrocitos, el segundo sitio donde se lleva a cabo la glucólisis para producir ATP puede ser esquivado, lo cual conduce a la formación de 2,3-bifosfoglicerato, importante para disminuir la afinidad de la hemoglobina por el O₂.

El piruvato es oxidado a acetil-CoA por un complejo multienzimático conocido como piruvato deshidrogenasa, que depende del cofactor vitamínico difosfato de tiamina.

Los trastornos que implican una incapacidad para metabolizar piruvato con frecuencia conducen a acidosis láctica.

Glucógeno

El glucógeno representa la forma más importante de almacenamiento de carbohidratos en el cuerpo y se encuentra principalmente en el hígado y el músculo.

En el hígado, su función principal es servir a otros tejidos mediante la generación de glucosa sanguínea. En el músculo, cubre las necesidades solo de ese órgano, como una fuente de combustible metabólico lista para usarse.

El glucógeno se sintetiza a partir de glucosa y otros precursores por la vía de glucogénesis. Es degradado por una vía separada conocida como glucogenólisis. Esta última conduce a la formación de glucosa en el hígado y lactato en el músculo debido a la presencia o ausencia respectiva de glucosa-6-fosfatasa.

El AMP cíclico integra la regulación de la glucogenólisis y de la glucogénesis en un patrón recíproco al promover la activación de la fosforilasa y la inhibición de la glucógeno sintetasa.

Deficiencias hereditarias de enzimas específicas del metabolismo en hígado y músculo ocasionan enfermedades por almacenamiento de glucógeno.

Gluconeogénesis

La gluconeogénesis es el mecanismo que convierte compuestos no carbohidratos a glucosa o glucógeno. Suministra glucosa al cuerpo cuando no dispone de carbohidratos dietéticos. Los sustratos importantes son los aminoácidos glucogénicos, lactato, glicerol y propionato.

La vía de gluconeogénesis, que tiene lugar en el hígado y riñón, utiliza las reacciones de la glucólisis que son reversibles, más cuatro reacciones adicionales que evitan las reacciones irreversibles de no-equilibrio. Las enzimas que catalizan las reacciones adicionales son: fructosa-1,6-bifosfatasa y glucosa-6-fosfatasa.

El lactato forma piruvato, entra a la mitocondria por carboxilación a oxalacetato, antes de su conversión a fosfoenolpiruvato seguida por la biosíntesis de glucosa en el citoplasma.

Dado que glucólisis y gluconeogénesis comparten la misma vía pero operan en direcciones opuestas, sus actividades deben regularse de manera recíproca. Esto se logra por tres mecanismos principales: 1) inducción o represión de la síntesis enzimática, 2) modificación covalente por fosforilación reversible y 3) efectos alostéricos.

El hepatocito, permeable a la glucosa, constituye el medio principal de regulación de la concentración sanguínea de glucosa debido a que contiene la glucocinasa de alto Km que se adapta específicamente a la disposición de la glucosa ingerida. La insulina, secretada en respuesta a la hiperglucemia, colabora con el hígado para el almacenamiento de glucosa como glucógeno y facilita la captación de glucosa en tejidos extrahepáticos. Por el contrario, el glucagón se secreta en respuesta a la hipoglucemia y activa la fosforilasa en el hígado, lo que desencadena glucogenólisis y liberación de glucosa a la sangre.

Las enzimas defectuosas de la vía gluconeogénica conducen a hipoglucemia y lactacidosis. El bloqueo de la oxidación de ácidos grasos es causa adicional del deterioro de la gluconeogénesis y de hipoglucemia.

Una deficiencia en la secreción de insulina conduce a diabetes mellitus tipo I.

Lipogénesis

La síntesis de ácidos grasos de cadenas largas (lipogénesis) se realiza por dos sistemas enzimáticos presentes en el citoplasma celular: la acetil-CoA carboxilasa y la ácido graso sintasa.

La vía convierte la acetil-CoA a palmitato y requiere NADPH, ATP, Mn₂⁺, biotina, ácido pantoténico y HCO₃^– como cofactores.

El sistema de la acetil-CoA carboxilasa se requiere para la conversión de acetil-CoA a malonil-CoA. La ácido graso sintasa, un complejo multienzimático de una sola cadena polipeptídica con siete actividades enzimáticas separadas, cataliza el ensamblaje de palmitato a partir de una molécula de acetil-CoA y siete de malonil-CoA.

La lipogénesis se regula en el paso de la acetil-CoA carboxilasa por modificadores alostéricos, modificación covalente e inducción y represión de la síntesis enzimática. El citrato activa la enzima; la acil-CoA de cadena larga inhibe su actividad. A corto plazo, la insulina activa la acetil-CoA carboxilasa por desfosforilación y a largo plazo por inducción de síntesis. El glucagón y la adrenalina tienen acciones opuestas a la insulina.

El alargamiento de la cadena de los ácidos grasos tiene lugar en el retículo endoplasmático, catalizado por el sistema enzimático de la elongasa microsómica.

La oxidación de ácidos grasos en las mitocondrias produce grandes cantidades de ATP por un proceso denominado β-oxidación, el cual escinde en secuencia las unidades de acetil-CoA de las cadenas de ácidos grasos. La acetil-CoA se oxida en el ciclo del ácido cítrico, con formación adicional de ATP.

La oxidación de ácidos grasos de un número impar de carbonos produce acetil-CoA más una molécula de propionil-CoA, que es glucogénica.

Los peroxisomas tienen la propiedad de oxidar ácidos grasos de cadena muy larga, pero solo hasta octanoil-CoA, que luego debe ser transferido a las mitocondrias para oxidación ulterior.

Triglicéridos

Los triglicéridos son los principales encargados del almacenamiento de lípidos, mientras que los fosfoglicéridos, esfingomielina y glucoesfingolípidos son anfipáticos y cumplen numerosas funciones, desde funciones estructurales en las membranas celulares hasta acciones especializadas; por ejemplo, precursores de segundos mensajeros para hormonas, surfactante pulmonar y factor activador de plaquetas (PAF).

Los triacilgliceroles y algunos fosfoglicéridos se sintetizan por acilación progresiva de glicerol 3-fosfato. La vía se bifurca a fosfatidato, que forma fosfolípidos de inositol y cardiolipina por un lado y triacilglicerol, colina y fosfolípidos de etanolamina por otro.

Los plamalógenos y el PAF son éteres de fosfolípidos formados por acilación y alquilación del fosfato de dihidroxiacetona.

Todos los esfingolípidos se forman de ceramida (n-acilesfingosina). La esfingomielina es un fosfolípido que se encuentra típicamente en las membranas de los orgánulos que se ocupan de los procesos secretorios (por ejemplo, aparato de Golgi). Los glucoesfingolípidos más simples son una combinación de ceramidas más un residuo de azúcar (por ejemplo, galactoceramida en la mielina). Los gangliósidos son glucoesfingolípidos más complejos que contienen un mayor número de residuos de azúcar más ácido siálico. Se encuentran en la capa externa de la membrana plasmática donde constituyen el glucocáliz y son importantes como antígenos y receptores celulares.

Los fosfolípidos y esfingolípidos intervienen en varios procesos patológicos, incluyendo el síndrome de insuficiencia respiratoria (carencia de surfactante pulmonar), la esclerosis múltiple (desmielinización) y la esfingolipidosis (incapacidad para degradar esfingolípidos en los lisosomas debido a alteraciones hereditarias de enzimas hidrolasas).

Colesterol

El colesterol es el precursor de la mayoría de los esteroides corporales, y también tiene importancia en las membranas celulares y capas externas de lipoproteínas.

El colesterol se sintetiza a partir de acetil-CoA. Tres moléculas de acetil-CoA forman mevalonato, catalizado por la HMG-CoA reductasa; luego, el mevalonato se transforma en escualeno; luego, este se cicla y forma lanosterol; y finalmente, este pierde tres metilos y forma colesterol.

Las concentraciones altas de colesterol en VLDL y LDL son indicadores de aterosclerosis, mientras que valores elevados en HDL son beneficiosos.