Organización del Sistema Nervioso, Neurona y Sinapsis PDF

SISTEMA NERVIOSO Dr. Alexis Mateos Perazzo  ORGANIZACIÓN DEL CAPÍTULO NERVIOSO 01 SISTEMA NERVIOSO SISTEMA Dr. Alexis Mateos Perazzo  INTRO El sistema nervioso es una red integrada de neuronas que permite recabar inform...

SISTEMA NERVIOSO Dr. Alexis Mateos Perazzo  ORGANIZACIÓN DEL CAPÍTULO NERVIOSO 01 SISTEMA NERVIOSO SISTEMA Dr. Alexis Mateos Perazzo  INTRO El sistema nervioso es una red integrada de neuronas que permite recabar información, procesarla y generar una respuesta. Recaba información tanto del medio externo como del medio interno. La detección sensorial implica el proceso por el cual las neuronas traducen información variada (química, mecánica, física, etc.) en información nerviosa. Este sistema de comunicación ejerce acciones directamente o a través del sistema endócrino.  DIVISIÓN Se puede dividir anatómicamente al SN en SNC (encéfalo y médula espinal) y en SNP (nervios, plexos y ganglios). La división funcional incluye al SNA (autónomo, involuntario) que se conecta con las vísceras y las glándulas, y el SNS (somático) que conecta con la piel y el sistema OAM. La información fluye desde los órganos hacia el SNP y al SNC, y también en el sentido inverso. El rápido flujo de información es un requisito para lograr una real coordinación entre las diferentes partes del cuerpo.  EMBRIOLOGÍA Las neuronas se originan del ectodermo del embrión, dado que evolutivamente la interacción con el medio externo fue realizada por la capa externa del organismo. El ectodermo se pliega e invagina formando el tubo neural cuya parte proximal (arquencéfalo) se desarrolla más, dado origen a diferentes vesículas. Las paredes de estas vesículas forman las diferentes partes del cerebro, la luz el sistema de ventrículos y el resto del tubo neural la médula espinal. El LCR del sistema ventricular sirve de “medio interno móvil” de tejido nervioso, intercambiando sustancias con la sangre a través de la BHE, y amortiguando los cambios del intersticio neuronal.  DIVISIÓN EMBRIO El telencéfalo incluye los hemisferios cerebrales con sus núcleos profundos (estriado, pálido, amígdala e hipocampo) a los lados de los ventrículos laterales. El diencéfalo rodea al III ventrículo y posee los tálamos, subtálamo y los núcleos del hipotálamo.  DIVISIÓN EMBRIO El mesencéfalo rodea el acueducto de Silvio y posee los pedúnculos cerebrales, los núcleos de los pares III y IV así como núcleo rojo, sustancia negra y sustancia periacueductal. El romboencéfalo rodea el IV ventrículo y se le puede subdividir en metencéfalo (puente y cerebelo) y mielencéfalo (bulbo raquídeo). El cerebelo posee funciones en el control del movimiento voluntario. Puente y bulbo poseen núcleos de pares craneanos así como varios centros vegetativos dentro de la llamada sustancia reticular. Pares III y IV Núcleo Rojo, Sustancia Negra Sustancia gris periacueductal Pares V (motor), VI, VII y VIII Sustancia Reticular El puente es el “cuerpo calloso” del cerebelo Pares IX a XII Sustancia Reticular  MÉDULA ESPINAL La médula espinal posee una organización segmentaria donde cada segmento conecta con una porción corporal (C8, D12, L5, S5 y Coc1). A su vez existe una hemi-médula derecha y una izquierda. En el centro se encuentra el epéndimo. Se describen astas anteriores (motoras), posteriores (sensitivas) y laterales (autonómicas). La médula se extiende hasta la vertebra L2 en los adultos.  MÉDULA ESPINAL De cada segmento emanan axones que forman una raíz posterior (con su ganglio) y una anterior a cada lado de la línea media. Las raíces se unen para formar los nervios espinales. Los nervios espinales dan origen a los plexos nerviosos. Los nervios son manojos de axones de diferente tipo morfológico y funcional, con las estructuras conjuntivas de soporte y vasos sanguíneos. C1 y Coc1 no poseen dermatoma. C2 es el único segmento que inerva en exclusiva su dermatoma.  MEDIO INTERNO El medio interno del SNC debe ser mantenido a pesar de la continua actividad neuronal. Esto se logra mediante la formación de una BHE y la actividad homeostática de las células gliales, en especial los astrocitos. La BHE es muy poco permeable a iones (K+, H+, otros), macromoléculas y al agua. El endotelio cerebral posee mayor actividad metabólica y enzimática (MAO, hidrolasas). Las zonas carentes de BHE son zonas quimiorreceptoras o de secreción hormonal, y constituyen los llamados órganos circumventriculares. Los órganos circumventriculares participan en la osmo y quimiorrecepción, así como en el pasaje de sustancias neuroendócrinas a la sangre. Carecen de BHE y sus capilares son fenestrados. Los órganos sensoriales incluyen: OSF, OVLT y el área postrema. Los secretores incluyen el órgano subcomisural, glándula pineal, eminencia media y neurohipófisis.  LCR El LCR forma parte del medio interno cerebral y es de unos 150 ml (25 en ventrículos, 50 en espacio SA cerebral y 75 en espacio SA medular). La secreción en adultos es de unos 500 ml/día, la mayor parte producida por plexos coroideos de los ventrículos laterales y menos por la tela coroidea del III y IV ventrículos. La secreción extracoroidea es escasa y deriva del líquido extracelular y de filtrado vía BHE. El epitelio coroideo es el único que posee NKA apical. Además de la NKA se requiere la participación de la NBC y de la AC. Nuevas teorías le dan mayor importancia a los espacios perivasculares (Virchow-Robin).  LCR El primer paso de la secreción coroidea implica la filtración pasiva de plasma desde los capilares coroideos hasta el compartimento intersticial coroideo. Después de esto, la mayor parte del transporte de iones desde la sangre al LCR se produce a través de la ruta transcelular. El Na+, Cl- y HCO3- son los iones más importantes transportados, y son los que generan el gradiente osmótico que impulsa la secreción de H2O. El movimiento del agua se produce a través de la ruta transcelular facilitado por las acuaporinas (AQP1) de las membranas basolateral y luminal apical.  El Na+ es secretado por la NKA y la NKCC pero es aportado por la NBC, por lo que se requiere además la intervención de la AQP4 anhidrasa carbónica. En cerebro se expresa AQP1 en epitelio coroideo pero no en endotelio. Además AQP4 en cara basolateral de epitelio ependimario y astrocitos, y AQP9 en tanicitos y neuronas catecolaminérgicas. El LCR posee una [Na+] mayor y una [K+] menor que el plasma, debido a los transportes apicales del epitelio coroideo. No posee macromoléculas gracias a las uniones estrechas de dicho epitelio.  1 mmH20 es 0.7 mmHg La PIC es de unos 10 mmHg (5-15) en el paciente acostado. Con una PAM de 100 mmHg una persona tendrá una PPC de 80-10=70 mmHg. Con PPC menor a 50 mmHg se produce daño neuronal. Los cambios de posición afectan de igual forma la PIC y la PAM, modificando poco la PPC.  LCR El LCR se reabsorbe en las vellosidades aracnoideas, proceso impulsado por la PIC, o es llevado por las meninges de los nervios craneanos hacia linfáticos del cuello. El LCR se introduce en espacios perivasculares (Virchow-Robin, sin piamadre), propiciando el flujo de líquido intersticial por convección (sistema glilinfático). El sistema glilinfático “barre” con desechos metabólicos y neurotransmisores especialmente durante las horas de sueño. Este sistema requiere del flujo convectivo de agua a partir de la expresión de AQP4 en los pies de astrocitos.  LCR Se describen células bipolares ciliadas en contacto con el LCR alrededor del tercer ventrículo y el canal central en la médula espinal. Estas neuronas expresan un canal identificado en los receptores del gusto ácido de la boca, PKD2L1, marcador específico de estas neuronas. PKD2L1 es sensible al pH así como mecanosensible. Además expresan ASIC3. Estas neuronas podrían conformar un sistema neuroendócrino que secreta hacia el LCR, siendo responsables de una comunicación neuronal no sináptica. NEURONAS EN CONTACTO CON LCR  METABOLISMO Las neuronas no poseen grandes reservas de glucógeno o de fosfocreatina. El cerebro constituye 2% del peso corporal pero recibe 15% del gasto cardíaco, consume 20% del O2 y 50% de la glucosa. La mayor parte de la energía es para el funcionamiento de la NKA. Recibe 60 ml/100g/min de sangre en promedio. Bastan 10 segundos de caída de flujo sanguíneo para producir detención de la actividad, y solo 10 minutos para generar daño irreversible.  GLIA El número de células gliales es igual o superior al de neuronas y poseen capacidad mitótica. La microglía es al cerebro lo que los histiocitos son a los tejidos. Los oligodendrocitos sintetizan mielina en el SNC y las células de Schwann sintetizan mielina, protegen axones y forman receptores en el SNP. Las células ependimarias y tanicitos (III y IV ventrículo) regulan el pasaje de sustancias desde los vasos hacia el LCR de los ventrículos.  GLIA Los astrocitos (varios tipos) participan en el establecimiento de la BHE, regulan el medio interno cerebral, poseen funciones metabólicas y forman el sistema glinfático. Los pies terminales astrocíticos forman la glia limitante, que cubre toda la superficie del cerebro y la médula espinal (glia limitans superficialis) y separa el espacio perivascular del parénquima cerebral (glia limitans perivascularis). La glía limitante y las membranas basales forman la barrera principal entre el LCR y el intersticio cerebral. Astrocitos especializados suponen las células de Müller de la retina y las de Bergmann del cerebelo. La microglía es parte del sistema inmune innato. Los astrocitos mantienen el Los oligodendrocitos medio interno forman la cobertura de neuronal estable. mielina en el SNC. Las uniones estrechas en endotelio cerebral son especialmente estrechas, impidiendo el pasaje paracelular de sustancias y agua. El endotelio además no expresa AQP1.  GLIA Entre las funciones de los astrocitos destacan: Acumulación de glucógeno, producción y secreción de lactato (MCT). Captura activa de glutamato (EAAT) y resíntesis en glutamina (sintetasa). La glutamina es usada por la neurona para síntesis de glutamato y GABA. Flujo convectivo de agua (AQP4). Importante para el “lavado” del intersticio. Amortiguación de la [K+]EC (KIR4, reposo -80 mV y formación de sincitios). Se evita la despolarización neuronal por acumulación de K+. Síntesis de factores neurotróficos y trombospondinas (sinaptogénesis). Regulación del flujo sanguíneo cerebral (CO, K+, PGs), señalización neurovascular. Síntesis de taurina: osmorregulación y defensa contra excito-toxicidad.  CAPÍTULO NERVIOSO 02 LA NEURONA SISTEMA Dr. Alexis Mateos Perazzo  INTRO Los neuronas son células especializadas en retransmitir información. Como son células muy largas la única forma de transmitir información a distancia es a través de la generación de potenciales de acción que conducen un “código” binario. No poseen capacidad de división y poseen células de apoyo, llamadas glia, para el mantenimiento de su medio interno. El ser humano posee 86000 millones de neuronas. Cociente de encefalización: Desviación de la relación masa cerebro/cuerpo esperada.  NEURONA Las neuronas se clasifican según su relación soma / dendritas / axón. El soma es el lugar de síntesis y control de la expresión genética. Las dendritas transmiten información electrotónica (analógica). El axón transmite información a través de potenciales de acción (digital). La interacción entre dos neuronas se denomina sinapsis, siendo usualmente de tipo química, aunque existen también sinapsis eléctricas (CX36).  NEURONA El axón posee un cono y distalmente puede dividirse (telodendria) para formar terminales axónicas o sinápticas. A través de los microtúbulos se produce un transporte rápido anterógrado dependiente de cinesinas (mitocondrias y vesículas con neurotransmisores). Se produce además un transporte rápido retrógrado dependiente de dineínas (material de endocitosis, virus) y un transporte lento anterógrado (porciones del citoesqueleto).  NEURONA Las neuronas reciben (usualmente sobre dendritas) estímulos despolarizantes o hiperpolarizantes. Estos cambios del potencial son generados por químicos liberados en la sinapsis (NT) que actúan sobre canales iónicos metabolotropicos (regulados por ligando). En las dendritas estos cambios del potencial son graduados aunque se ha descripto generación de potenciales de acción. El soma y el cono axónico recibe la resultante de varios estímulos repetidos (sumación espacial) o al mismo tiempo en sitios diferentes (sumación temporal). Los fenómenos de sumación se pueden dar debido a que no se generan potenciales de acción en dendritas y no hay período refractario.  NEURONA La mayor parte de la superficie neuronal se encuentra en las dendritas. Las dendritas poseen conducción electrotónica (mayor con menor R del neuroplasma y mayor R del neurolema). Las dendritas amortiguan más las señales de frecuencia alta. Las dendritas pueden potenciar la conducción al expresan canales iónicos sensibles al voltaje (HCN, CaV3 y CaV2). Dendritas más cortas y gruesas poseen menos atenuación de señal que dendritas más largas y finas. Las dendritas pueden modificar su estructura para facilitar la transmisión de una señal (plasticidad).  NEURONA El cono axónico posee un reposo de -60 mV y es donde se acumulan NaV para la generación de un potencial de acción. El patrón de disparo de una neurona depende de la población de canales iónicos que posee. Como la información viaja como potenciales de acción o no potencial (1 y 0), la información se codifica en el patrón (11011), el momento de descarga o su ritmo.  NEURONA La conducción axonal depende del tipo de axón (mielínico o no) y del grosor. La mielina posibilito una mayor velocidad de conducción en axones más finos, con ahorro sustancial de espacio. La mielina aumenta la R de la membrana, evitando el flujo iónico amortiguador y extendiendo la “constante de largo”. El axón se propaga de forma retrógrada hacia soma y dendritas, siendo atenuado y ejerciendo estímulo plástico. Los anestésicos locales/regionales producen bloqueo de los NaV Los axones más elementales, finos y amielínicos (fibras C, IV) conducen información ancestral y primaria, como dolor, calor, prurito, impulsos autonómicos y sensaciones reproductivas.  NEURONA Cuando el potencial de acción alcanza la terminal axónica se activan CaV2 y el ingreso de calcio posibilita cambios metabólicos y la exocitosis de vesículas con NT. La pérdida de la mielina, así como el daño del axón o de los vasos que lo nutren, genera pérdida de señal manifestada como trastornos motores o sensitivos. Los axones más largos son los más predispuestos a daño, particularmente los amielínicos.  CANALES IÓNICOS DEL AXÓN El axón posee un cono seguido del segmento inicial. Este segmento inicial (AIS) es donde se forman los potenciales de acción y en las fibras mielínicas equivaldría el primero nódulo de Ranvier. El segmento inicial y los nódulos concentran la mayor parte de los NaV1, KV7 y KV3 necesarios para la generación del potencial de acción. El canal KV7 es el causal de la corriente “M”, corriente hiperpolarizante sin inactivación nombrada así por su activación a través de receptor muscarínico (aumento de Ca2+ y reducción PIP2). El segmento inicial contiene además canales facilitadores como HCN y CaV3, los cuales pueden ser modulados por aminas a través de receptores GPCR, alterando el umbral y el patrón de disparo.  CANALES IÓNICOS DEL AXÓN En los nódulos de Ranvier se encuentran NaV1, KV7 y K2P, formando complejos gracias a ankirinas, y en los espacios paranodal KV1 que forma complejos con CASPR y contactina. La terminal presináptica está poblada de CaV2 encargados del posibilitar el ingreso de Ca2+ que desencadena la exocitosis de vesículas. Receptores GPCR activados por GABA, EC y otros, pueden reducir esta corriente. Los trenes de potenciales, al acumular calcio en la terminal, potencian la liberación de NT (facilitación a corto plazo), pero llegado un punto agotan las vesículas (depresión). La modulación de estos canales permite facilitar en algunos casos la transmisión de trenes de potenciales y filtrar potenciales aislados, mientras que en otros casos sucede lo opuesto. Las dendritas expresan HCN, KV4 y CaV3 El soma expresa KV2 El cono axónico y los nódulos expresan varios NaV (1.6 y otros), KV7 y KV3. La terminal axónica expresa CaV2  CAPÍTULO NERVIOSO 03 LA SINAPSIS SISTEMA Dr. Alexis Mateos Perazzo  INTRO La sinapsis es una estructura especializada en la transmisión de una señal química de una neurona (presináptica) a otra (postsináptica). Determina la unidireccionalidad y gran parte de la fatigabilidad de la transmisión nerviosa. La mayor parte de las sinapsis en los cerebros de mamíferos son de tipo químico, utilizando, según la ubicación, un único neurotransmisor principal. Las sinapsis eléctricas (CX36) se han comprobado en retina e hipotálamo. Los astrocitos se interconectan entre sí por uniones en hendidura (CX43).