hipotálamo

Eminencia media
Constituye el piso del tercer ventrículo, situándose entre el quiasma óptico por delante y el tallo hipofisiario por detrás, con el que se continúa. Es una delgada banda de tejido nervioso, que en un corte transversal se observa constituida por dos zonas, una dorsal o subependimaria, que se localiza inmediatamente por debajo del epéndimo que tapiza el receso infundibular del tercer ventrículo. A esta subdivisión de la eminencia media se le denomina también zona interna. Ventralmente con respecto a la anterior se encuentra la zona externa o fibrosa, que es la que contacta con los capilares primarios del sistema portahipofisiario.

Por la zona interna transcurren los axones amielínicos neurosecretorios de los núcleos supraóptico y paraventricular. En la zona externa terminan los axones del núcleo arcuato directamente en los capilares portahipofisiarios. A este tracto de fibras se le conoce también como haz túbero-hipofisiario.

Irrigación del hipotálamo

La irrigación arterial del hipotálamo está extremadamente protegida por medio de las anastomosis. El principal representante arterial corresponde al círculo de Willis, pero además hay un plexo anastomótico arterial circuninfundibular y un plexo anastomótico arteriolo-capilar prequiasmático. La sangre venosa hipotalámica drena en la gran vena cerebral de Galeno, vía las venas cerebral anterior, basal y cerebral interna.

Dentro del hipotálamo hay una rica irrigación sanguínea cerca de los núcleos neuronales. En muchos núcleos, los capilares, varían en calibre y forman una red en los intersticios del cual salen las neuronas. Este arreglo vascular está altamente desarrollado en los núcleos supraóptico y paraventricular, los cuales tendrían relación con los mecanismos de regulación de la osmolaridad.

Conexiones hipotalámicas

El hipotálamo recibe fibras aferentes de diferentes partes del cerebro. Estas fibras pueden ser dopaminérgicas (incerto-hipotalámica), noradrenérgicas (área tegmental), serotoninérgicas (Raphe dorsal), de galanina (tallo cerebral), glutamatoérgicas, y GABA-érgicas entre otros.

El hipotálamo envía fibras eferentes a diferentes partes del cerebro así como también a la eminencia media y a la neurohipófisis. En las Figuras 2 y 3 se presentan las principales conexiones aferentes y eferentes del hipotálamo.

Funciones hipotalámicas

FISIOLOGÍA DE LA OSMORREGULACIÓN

Una función celular normal depende de una constancia en la tonicidad del fluido extracelular. El agua se pierde constantemente a través de los riñones, pulmones, piel y tracto digestivo, aun en condiciones de antidiuresis, por lo que se hace necesario reemplazar la pérdida de líquidos manteniendo una adecuada ingesta de agua. En el hombre sano, la homeostasis del agua está tan finamente controlada que la osmolalidad plasmática se mantiene dentro de un rango estrecho de 282-298 mosm/kg. Este exquisito control se realiza por la estrecha integración de la acción antidiurética de la vasopresina, y la sensación de sed, que gobierna la ingesta de agua. La acción antidiurética está bajo el control del sistema endocrino hormonal, en tanto que la sensación de sed es una función del sistema nervioso, constituyéndose éste en un perfecto modelo de integración entre el sistema endocrino y el sistema nervioso.

Regulación de la secreción de vasopresina

La vasopresina es liberada por la neurohipófisis en respuesta a una variedad de estímulos como el aumento de la osmolalidad plasmática, la hipovolemia, la hipotensión y la hipoglicemia. La vasopresina tiene un poderoso efecto antidiurético, efecto vasoconstrictor, y en los procesos de aprendizaje y memoria: más recientemente se ha descrito un rol en el stress.

La vasopresina es una de las hormonas que juega un rol importante en la osmorregulación. La osmolalidad plasmática es la determinante fisiológica más importante de la secreción de vasopresina.

Los cambios en la osmolalidad plasmática son detectadas por las neuronas magnocelulares localizadas en los órganos circunventriculares en el hipotálamo anterior, donde se piensa que las fenestraciones en la barrera hematoencefálica permite el acceso de los solutos del plasma a los tejidos neurales osmosensitivos. Estudios más recientes han enfrentado esta teoría con una nueva hipótesis, basada en la identificación de canales de agua (acuaporinas). Se especula que las acuaporinas en la membrana celular sería el mecanismo por el cual las neuronas osmoreceptoras obtienen su información acerca de la tonicidad extracelular (McKenna yThompson, 1998). Estudios de hibridización in situ han identificado a las acuaporinas en los núcleos supraóptico y paraventricular, que son los que sintetizan la vasopresina. La concentración de canales de agua en estos núcleos puede indicar que ellos tienen propiedades de osmoreceptores independiente de aquellos de los órganos circunventriculares. A partir de estos hallazgos se hace necesario realizar nuevas investigaciones para definir el rol de las acuaporinas en la osmoregulación.

Entre los órganos circunventriculares, el órgano subfornical, y el órgano vasculoso de la lámina terminalis (OVLT) son los sitios de los osmorreceptores de vasopresina. Estudios en humanos han demostrado la existencia de osmorreceptores separados para la sed y para la liberación de vasopresina.

Las señales neurales de los osmoreceptores son transmitidas a los núcleos supraóptico y paraventricular, donde se sintetiza la vasopresina, y cuyos axones terminan en la hipófisis posterior, desde donde se secretan a la circulación. Se piensa que hay impulsos neurales similares de los osmoreceptores que gobiernan la sensación de sed, que terminan en la corteza cerebral de donde se inicia la orden de beber.

Cuando se incrementa la osmolalidad plasmática, se produce un aumento en la concentración de vasopresina plasmática. En el hombre una osmolalidad de 284,3 mosm/kg es el umbral osmótico a partir del cual empieza la secreción de vasopresina en el plasma. La relación entre la osmolalidad plasmática y la concentración de vasopresina desaparece durante el acto de beber, en que ocurre una rápida supresión en la secreción de vasopresina antes de que cambie la osmolalidad del plasma. Se ha sugerido que el acto de deglutir puede inhibir la secreción de vasopresina. Se ha propuesto que el mecanismo que inhibe la secreción de vasopresina durante la deglución es la activación de los receptores de estiramiento en la faringe que envían señales inhibitorias al hipotálamo a través de una aún no identificada vía neural.

Regulación de la sed

La sed ha sido definida como la sensación consciente de una necesidad por agua y un deseo de beber (Robertson, 1991). El umbral osmótico definido por Robertson (1984) para la sed es de 294 mosm/kg, que es aproximadamente 10 mosm/kg por encima del umbral osmótico para la secreción de vasopresina. Esto sugiere que la sed raramente ocurriría en situaciones donde la osmolalidad plasmática se encuentra en el rango normal (282-298 mosm/Kg). Esto es contrario a la experiencia clínica, pues en situaciones fisiológicas (282-298 mosm/kg), existe sed pero su control no depende de llegar al umbral osmótico (294 mosm/kg) sino de otros mecanismos.

Es difícil tener una medición de la sed, por lo que se usan escalas subjetivas. En la actualidad se usan una serie de preguntas para reflejar el estado de sed. La pregunta más usada es ¿cuán sediento está usted? Diversos grupos han usado esta técnica y han encontrado que la apreciación de sed cambia dentro del rango fisiológico de osmolalidades plasmáticas. Los puntajes de sed obtenidos con esta pregunta relaciona directamente con la osmolalidad plasmática y con el subsecuente volumen de agua ingerida.

Utilizando la escala anterior de evaluación de la sed se ha encontrado que el umbral osmótico para el inicio de la sed es menor que el identificado por Robertson, y es similar al requerido para la liberación de vasopresina (Thompson y col., 1986). Con estos datos se ha propuesto un nuevo concepto de sed. Según el nuevo modelo, la sed ocurre cuando la osmolalidad del plasma aumenta por encima de un umbral osmótico que es similar al de la liberación de vasopresina, y que la intensidad de la sed varía de acuerdo al ambiente de la osmolalidad plasmática. En otras palabras, dentro del rango fisiológico de osmolalidades plasmáticas, la sensación de sed es leve y se inicia la ingesta de líquido, lo suficiente para reemplazar la pérdida insensible de agua, mientras que la sensación más intensa de sed es generada por altas osmolalidades plasmáticas que impulsa a una gran ingesta de líquido requerido para reponer el déficit de balance de líquidos.

Al igual que con la vasopresina existe una regulación no-osmótica, donde inmediatamente de ingerir líquidos hay una disminución de la sensación de sed, antes de que ocurran cambios en la osmolalidad plasmática, sugiriendo de nuevo, que la distensión faríngea causa activación de los impulsos neurales al hipotálamo produciendo supresión de la sensación de sed. Esto es un sofisticado mecanismo de defensa para proteger al organismo de una sobrehidratación.

Los osmoreceptores para la sed son solutos específicos. La elevación aguda de glucosa sanguínea no es dipsogénica (productora de sed) ni en sujetos sanos ni en pacientes con diabetes mellitus insulino dependiente (Tipo I), en tanto que la úrea tiene una débil propiedad dipsogénica. La sed puede también ser estimulada por la hipotensión y por la hipovolemia, aunque los mecanismos que la regulan no están bien establecidos. La sed en la diabetes mellitus es debida a compensación por la poliuria más que a efectos osmóticos de la hiperglicemia.

Desórdenes primarios de la sed

La polidipsia primaria es un espectro complicado de enfermedades en que la anormalidad primaria de sed causa un acto excesivo de beber y poliuria. Las causas de esta situación se encuentran en la Tabla 1.

Tabla 1.

Causas de polidipsia primaria

1. Ingesta compulsiva de agua: Diabetes insípida dipsogénica.

2. Polidipsia psicogénica: Asociada con esquizofrenia

3. Miscelania: Srcoidosis, tumores intracraneales (particularmente cráneo-faringiomas), injuria en la cabeza, meningitis tuberculosa, idiopática.

REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA

El mantenimiento de la temperatura corporal depende del balance entre la producción y pérdida de calor. Este balance es regulado en el hipotálamo por dos grupos neuronales. La activación de los núcleos del hipotálamo anterior disminuye la temperatura corporal favoreciendo la pérdida de calor. Cuando la temperatura de la sangre se eleva, las células de este centro descargan impulsos sobre los eferentes hipotalámicos descendentes hacia los centros respiratorio y cardiovascular del tallo cerebral y la médula espinal. Estos centros responden iniciando la vasodilatación y la perspiración. La progesterona favorece una actividad termogénica disminuyendo la actividad del hipotálamo anterior (área preóptica).

Las neuronas localizadas en la porción caudal (posterior) del hipotálamo lateral constituyen el centro de producción de calor. Cuando la temperatura en la sangre disminuye, estas neuronas envían impulsos sobre el tallo cerebral y médula, produciendo vasoconstricción, piloerección, aumento de la frecuencia cardíaca, y elevación del metabolismo basal. El tiritar es parte de este proceso, ya que la contracción rápida e involuntaria de la musculatura somática produce calor.

REGULACIÓN DE LA PRESIÓN ARTERIAL

Si bien los centros de regulación de la presión arterial se encuentran en el tallo cerebral, el hipotálamo también participa en dicha regulación, particularmente cuando intervienen factores emocionales. Al ser activado el hipotálamo, a través de sus vías eferentes descendentes, ejerce influencia sobre los centros vasopresores y depresores de la formación reticular del bulbo. Esta a su vez, por medio de los haces reticuloespinales, aumenta la actividad cardíaca y produce vasoconstricción periférica. La activación del hipotálamo anterior disminuye la presión arterial. La activación de los núcleos del hipotálamo posterior (mamilares) aumenta la presión arterial.

Recientemente se ha demostrado en humanos, que el hipotálamo produce una sustancia, que se incrementa en concentración cuando se ingiere sal. La concentración plasmática de esta sustancia se encuentra incrementada en la hipertensión esencial. Este factor es un inhibidor de la óxido nítrico sintetasa (Morris y col., 1997). La mayoría de la óxido nítrico sintetasa se encuentra en el núcleo paraventricular (hipotálamo anterior) (Bernstein y col., 1998), por lo que el óxido nítrico podría ser el mediador que favorece la reducción en la presión arterial.

Se ha demostrado la presencia de un inhibidor de la ATPasa sodio-potasio (ouabaína endógena) tanto en el hipotálamo como en la médula espinal, que media las respuestas simpático-excitatorias y presoras ante un aumento agudo y crónico de sodio en el líquido céfalo raquídeo (Budzikowski y col., 1998).

REGULACIÓN DE LA INGESTA DE ALIMENTOS

El hipotálamo regula la ingesta de alimentos a través de dos grupos neuronales conocidos como centro de la saciedad y centro de hambre. El centro de la saciedad se ha localizado en el núcleo ventromedial, y sus neuronas a diferencia de otras del sistema nervioso central poseen receptores para la insulina. El centro del hambre se encuentra localizado en el hipotálamo lateral (Benardis y Bellinger, 1993). El centro del hambre se encuentra constantemente activado, por lo que es un hecho natural el sentir hambre.

El centro de la saciedad envía fibras inhibitorias al centro del hambre, de tal forma que cuando se estimula el centro de la saciedad se inhibe el hambre.

Las neuronas del hipotálamo lateral son las más grandes del hipotálamo y se conecta con la mayor parte de estructuras del cerebro, y los núcleos hipotalámicos mayores. Las neuronas del hipotálamo lateral pertenecen al área parasimpática del hipotálamo, y regulan la ingesta de alimentos (Hernardis y Bellinger, 1993). El hipotálamo lateral promueve la utilización de glucosa y la liberación de insulina. La estimulación del núcleo ventromedial tiene efecto opuesto a la estimulación del hipotálamo lateral.

El centro de la saciedad es regulada por la glucosa intracelular. Al aumentar la glucosa intracelular se activa el centro y se inhibe el hambre.

En los últimos años se han estudiado diversas sustancias que tienen una función en la regulación del consumo de los carbohidratos y de las grasas. Entre estas tenemos a la serotonina (5-HT), la galanina y el neuropéptido Y.

La activación serotoninérgica suprime la ingesta de alimentos. La administración directa de fluoxetina (un inhibidor de la recaptura de serotonina) o de 5-HT en el núcleo paraventricular del hipotálamo suprime selectivamente la ingesta de carbohidratos, pero no la ingesta de proteínas o de grasas. El tratamiento con fluoxetina reduce el tamaño del alimento sin un efecto sobre la frecuencia alimenticia. La serotonina también disminuye la ingesta de alcohol. La deficiencia de serotonina, o la disminución de la actividad serotoninérgica cerebral se asocia a depresión, desórdenes obsesivo-compulsivos, bulimia nervosa, pánico y obesidad.

El uso de inhibidores de la captura de serotonina incluye el tratamiento de una serie de desórdenes psiquiátricos como la depresión, y el síndrome obsesivo-compulsivo, la bulimia; igualmente ha sido utilizado para el tratamiento del síndrome premenstrual; alcoholismo; depresión inducida por el uso de anabólicos esteroidales; ataques de angustia en la depresión unipolar; stress postraumático; fobia social; desorden leve de la personalidad. La efectividad o potencial efectividad de la fluoxetina, un inhibidor selectivo de la captura de serotonina, en esta variedad de desórdenes, relieva el rol que juega la serotonina en muchos aspectos de la vida como la ingesta de alimentos, el sueño, la conducta sexual y el estado de ánimo (Wong, Bymaster y Engleman, 1995).

La galanina, un polipéptido de 29 aminoácidos (Cuerda y col., 1998), se distribuye en el cerebro principalmente en el hipotálamo y en el hipocampo (Xu y col., 1998). Las neuronas que inervan el hipocampo se originan en el sistema noradrenérgico del locus coereleus. En el hipotálamo la galanina es sintetizada en el núcleo arcuato, y el neuropéptido Y en interneuronas del núcleo arcuato (Bluet Pajot, 1998). Se han descrito dos receptores para galanina (1 y 2) que pertenecen a la familia de las proteínas G (Fathi y col., 1998).

La galanina y el neuropéptido aumentan la ingesta calórica y la preferencia por las grasas (Leibowitz y col., 1998), reducen el gasto de energía y afectan la liberación de hormonas metabólicas (Wang y col., 1998).

La galanina (GAL) regula la ingesta de grasas, la memoria (Deecher y col., 1998), la regeneración neuronal, y la función hormonal (kinney y col., 1998), y reproductiva (Leibowitz y col., 1998). GAL estimula la secreción de hormona del crecimiento (Cuerda y col., 1998). La galanina hipotalámica está relacionada a la preferencia por una dieta grasa, por lo que la galanina favorece la obesidad (Leibowitz, Akabayashi y Wang, 1998). La galanina tiene acción pre-sináptica en el núcleo arcuato e inhibe la liberación de glutamato (Kinney y col., 1998).

La galanina inicia la conducta de alimentación, en parte activando la dopamina (DA) mesolímbica y suprimiendo la actividad colinérgica intrínseca en el núcleo accumbens, en tanto que el neuropéptido Y favorece la ingesta sin cambios en el sistema DA/acetil colina (Rada y col., 1998).

Se ha observado que la galanina tiene un efecto inhibitorio sobre las neuronas serotoninérgicas (Xu y col., 1998). Esto puede explicar los efectos antagónicos de ambas sustancias sobre la ingesta de alimentos.

Las hormonas metabólicas y la ingesta de alimentos regulan la secreción de galanina, por lo que se sugiere una relación entre la actividad de galanina en el núcleo paraventricular (parvocelular anterior) y los procesos metabólicos y conductuales del metabolismo e ingesta de grasas (Wang y col., 1998).
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