Metabolismo Energético del Cerebro

El oxígeno es esencial para el metabolismo de la glucosa en el cerebro, lo que permite la producción de ATP para su actividad.

El cerebro depende completamente de un suministro continuo de oxígeno, ya que tiene reservas mínimas.

La interrupción del suministro de oxígeno al cerebro, ya sea por isquemia o hipoxia, puede causar daños funcionales o estructurales.

La presión de oxígeno en sangre por debajo de 15-20 mmHg puede causar pérdida de conciencia y deterioro de la actividad cerebral.

El oxígeno también es necesario para la actividad de enzimas que participan en el metabolismo de neurotransmisores.

El cerebro no es homogéneo y diferentes regiones tienen diferentes niveles de actividad metabólica y flujo sanguíneo.

La técnica de autorradiografía de 2-deoxi-D[14C]glucosa permite estudiar el consumo de glucosa a nivel regional del cerebro.

La técnica PET (tomografía axial de positrones) se utiliza para estudiar la actividad metabólica del cerebro, a través de la detección de isótopos radiactivos.

El cerebro utiliza la glucosa como único combustible para la producción de ATP. Esta energía es vital para mantener la asimetría iónica de la membrana neuronal y las actividades de biosíntesis.

El cerebro depende en gran medida del oxígeno para la máxima producción de ATP, consumiendo un 20% del oxígeno inhalado. Esta dependencia se relaciona con las actividades eléctricas del cerebro.

Las ATPasas son proteínas que utilizan ATP para mantener la asimetría iónica en la membrana neuronal. Esta asimetría permite la transmisión de señales eléctricas en el cerebro.

La creatina-P es una reserva de energía utilizada por el cerebro. Sin embargo, estas reservas se agotan rápidamente en aproximadamente un minuto.

Una glucemia baja (menos de 0.19 mg/100 mL) puede tener consecuencias graves si se mantiene por un tiempo prolongado.

La glucosa se utiliza en el cerebro en varios caminos metabólicos, incluyendo la glucólisis y el ciclo de Krebs, la producción de lactato y la ruta de las pentosas fosfato.

El cerebro tiene mecanismos de reserva de energía, como la síntesis de glucógeno en la glía, que puede mantener la actividad neuronal por unos cinco minutos en ausencia de glucosa.

La ruta de las pentosas fosfato es importante para la síntesis de NADPH y nucleótidos, necesarios para la mielinización.

La edad influye en el desarrollo de la enfermedad de Huntington, a pesar de su origen genético.

La enfermedad lateral amiotrófica (ELA) es una excepción, ya que la edad no es un factor determinante en su desarrollo.

El envejecimiento fisiológico es un proceso natural que afecta al sistema nervioso y otros órganos, y no implica necesariamente la aparición de enfermedades.

El envejecimiento patológico se ve como una aceleración del envejecimiento fisiológico, con cambios más marcados y rápidos.

El deterioro cognitivo es uno de los signos más evidentes del envejecimiento del cerebro, ya sea fisiológico o patológico.

La enfermedad de Alzheimer comienza con un deterioro cognitivo leve, que puede avanzar a una demencia, un estado más grave.

Las agencias reguladoras de medicamentos no permiten reclutar pacientes para ensayos clínicos hasta que se detecta la enfermedad, lo que dificulta la investigación y solo permite estudiar fases avanzadas.

Cambios en el cerebro durante el envejecimiento

El consumo de glucosa por el cerebro está influenciado por los niveles de glucosa en el plasma, la velocidad de transporte a las células nerviosas y la actividad de la hexoquinasa.

La 2-deoxiglucosa, un análogo de la glucosa, se utiliza para estudiar el metabolismo cerebral mediante la técnica de autoradiografía.

Las regiones del cerebro que muestran mayor actividad metabólica se consideran hipermetabólicas, mientras que las que muestran menor actividad se consideran hipometabólicas.

La técnica PET utiliza marcadores radioactivos para detectar áreas hipermetabólicas e hipometabólicas en el cerebro.

La técnica PET se utiliza en pacientes con epilepsia para identificar áreas hipermetabólicas relacionadas con las convulsiones y áreas hipometabólicas relacionadas con convulsiones crónicas.

La técnica PET se utiliza en enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer, para detectar hipometabolismo en áreas donde se acumulan placas de β-amiloide.

La encefalopatía metabólica es una enfermedad neurológica que no es causada por una alteración primaria del SNC, sino que deriva de una disfunción metabólica sistémica.

El ictus cerebral es una condición que se distingue como una encefalopatía metabólica, aunque no es causada por una disfunción metabólica primaria. Es debido a la interrupción del suministro de sangre al cerebro.

Las neuronas que liberan GABA en las sinapsis son inhibitorias, evitando que la neurona postsináptica se active.

Las neuronas dopaminérgicas de la sustancia nigra compacta son cruciales para el control motor. Su muerte provoca la enfermedad de Parkinson.

La enfermedad de Parkinson se caracteriza por temblor, rigidez y lentitud de movimiento (bradiquinesia).

Las neuronas en el circuito directo de los ganglios basales promueven el movimiento, y las neuronas en el circuito indirecto lo inhiben.

La falta de dopamina en la enfermedad de Parkinson afecta la activación de los receptores D1 y D2, alterando el balance entre los circuitos directo e indirecto.

La enfermedad de Parkinson comienza a manifestarse cuando el 60% de las neuronas dopaminérgicas de la sustancia nigra compacta han muerto.

Tanto la degeneración de la sustancia nigra como la formación de cuerpos de Lewy (depósitos de alfa-sinucleína) son características neuropatológicas de la enfermedad de Parkinson.

La enfermedad de Parkinson se caracteriza por alteraciones en el control motor debido a la pérdida de neuronas dopaminérgicas en la sustancia nigra.

Acumulación de proteína beta amiloide (PβA) en los vasos sanguíneos del cerebro, especialmente en las arterias y arteriolas. Estos depósitos pueden contribuir a la angiopatía amiloide, una condición que puede conducir a hemorragias cerebrales.

Se caracteriza por la formación de placas seniles en el cerebro. Estas placas están compuestas de proteína beta amiloide (PβA), un péptido que se acumula en el cerebro en la EA. Las placas seniles son acumulación de PβA en neuronas y células gliales.

También conocidas como tangles neurofibrilares, son acumulacionesintracelulares de proteína tau hiperfosforilada. La proteína tau normalmente se encarga de mantener la estabilidad de los microtúbulos en las neuronas. En la EA, la tau se pliega incorrectamente y forma ovillos que dañan los microtúbulos, lo que causa disfunción y muerte neuronal.

Es un proceso en el que las neuritas, las prolongaciones de las neuronas, se dañan y degeneran. Esto se debe principalmente a la acumulación de NFTs y se correlaciona con la progresión de la EA. La distrofia neurítica conduce a la pérdida de conexiones neuronales y la muerte neuronal.

La actividad colinérgica se reduce significativamente en los pacientes con EA. Esto se debe a la pérdida de neuronas que producen acetilcolina (ACh), un neurotransmisor crucial para la memoria y el aprendizaje. Esta pérdida de actividad colinérgica se correlaciona con la gravedad de la demencia y el número de placas seniles.

Además de la disminución de la actividad colinérgica, la EA también afecta a otros neurotransmisores como la noradrenalina, la serotonina, la somatostatina, la CRF (hormona liberadora de corticotropina), la sustancia P y el NPY (neuropéptido Y). Las alteraciones en estos neurotransmisores contribuyen a los síntomas diversos de la enfermedad.

La EA es una enfermedad multifactorial, lo que significa que no tiene una sola causa, sino que una combinación de factores contribuye al desarrollo de la enfermedad. La proteína beta amiloide (PβA) y la proteína tau son dos moléculas que juegan un papel fundamental en la EA, aunque es posible que otros factores también contribuyan a su desarrollo.

Si bien la mayoría de los casos de EA no tienen una causa genética conocida (80%), el 20% de los casos se atribuyen a mutaciones genéticas. Estas mutaciones pueden estar relacionadas con la producción o el procesamiento de la proteína beta amiloide (PβA) y la proteína tau.