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1. Principios generales La comunicación entre las células de un organismo es condición indispensable para que funcione coordinada- mente. Se realiza a través de tres grandes sistemas o me- dios: el sistema nervioso, el sistema hormonal y el sistema de mediadores. Cada vez son más borrosas las fronteras entre uno y otro, por cuanto algunas de las moléculas quí- micas que protagonizan esa comunicación pueden en- contrarse indistintamente en cualquiera de ellos; media- dor, hormona o neurotransmisor son términos que sólo indican el tipo de célula en que se encuentra, la forma en que es liberado y el tipo de camino o vía que ha de reco- rrer para actuar sobre la célula efectora. El sistema nervioso se caracteriza por su especial ca- pacidad para recibir y emitir información. La neurona re- cibe información, que es múltiple en calidad y dispersa en cuanto a las áreas de donde emana, y a su vez la emite concentrando sus posibilidades de emisión en la libera- ción de unas pocas moléculas transmisoras (neurotrans- misores con o sin cotransmisores), si bien mantiene la dispersión en cuanto a posibilidades de acceder simultá- neamente a diversas áreas. El sistema nervioso autónomo se caracteriza por re- gular integradamente gran número de funciones vis- cerales de forma autónoma, sin requerir el control de la conciencia. Su actividad se transmite por los nervios pe- riféricos autónomos, si bien está sometida a fenómenos de control e integración que se elaboran principalmente en los centros nerviosos dentro del SNC. Estos centros especializados en el control de la actividad autónoma se encuentran, sin embargo, sometidos a influencias múlti- ples de muy diversas áreas o núcleos del SNC. Morfológicamente, el sistema autónomo se divide en dos grandes secciones: el simpático y el parasimpático. Los centros nerviosos del simpático se encuentran en el asta intermediolateral de la médula espinal, desde el pri- mer segmento dorsal hasta el segundo o tercero lumbar. De ahí parten las raíces eferentes o fibras pregangliona- res que conectan con células de los ganglios simpáticos prevertebrales y paravertebrales; desde éstos salen las fi- bras posganglionares, de largo recorrido, que inervan los 12 Farmacología general del siste nervioso autónomo J. Flórez órganos y tejidos. Los centros nerviosos del parasimpá- tico se agrupan en una división craneal, que comprende grupos neuronales de los núcleos de los pares craneales III, VII, IX y X, y una división sacra que abarca los seg- mentos 2, 3 y 4 de la médula sacra. De estos núcleos par- ten las largas fibras eferentes preganglionares que suelen terminar en centros ganglionares situados en la proximi- dad del órgano que han de inervar mediante fibras pos- ganglionares. Ambos sistemas poseen también abundantes fibras aferentes que recogen la sensibilidad de los distintos ór- ganos. La mayoría de las señales sensoriales viscerales al parecer son transmitidas por las aferencias del simpático, de modo particular el dolor visceral, mientras que las del parasimpático rccogen aspectos no sensoriales de la fun- ción visceral (p. ej., quimiorrecepción y barorrecepción). Las aferencias que transmiten la estimulación dolorosa penetran por las raíces posteriores y conectan con neu- ronas de las láminas I y V del asta posterior, donde con- vergen con aferencias somáticas y dan origen al dolor re- ferido. Dentro de esta estructura generalizada, forma un caso aparte el sistema nervioso entérico, localizado en la pa- red del tubo gastrointestinal. Aunque su morfología y función autónoma son explicadas más extensamente en el capítulo 44, interesa en el presente contexto destacar la importancia que su estudio tuvo para definir la exis- tencia de fibras nerviosas no colinérgicas y no adrenérgi- cas que inervan las células musculares lisas del tubo di- gestivo y de algunos territorios vasculares. Esto originó el hallazgo de nuevas sustancias neurotransmisoras. 2. Sistemas de neurotransmisión En términos neuroquímicos, todas las fibras pregan- glionares simpáticas y parasimpáticas poseen como neu- rotransmisor específico o primario la acetilcolina, que ejecuta la transmisión por interacción con receptores co- linérgicos nicotínicos. Las fibras posganglionares para- simpáticas y algunas simpáticas son también de carácter colinérgico, si bien la acetilcolina actúa entonces sobre receptores muscarínicos. La mayoría de las fibras pos- 205 ma 206 Farmacología humana Tabla 12-1. Respuestas de los órganos efectores a la esti Impulsos adrenérg Órgano efector Respuesta Corazón Nodo SA Aurícula Nodo AV Sistema de His-Purkinje Ventrículo Arteriolas Coronarias Piel y mucosas Músculo esquelético Cerebrales Pulmonares Vísceras abdominales Glándulas salivales Renales Venas Pulmón Músculo traqueobronquial Glándula bronquial Estómago Motilidad y tono Esfínteres Secreción Intestino Motilidad y tono Esfínteres Secreción Vesícula biliar Vejiga urinaria Detrusor Trígono y esfínter Uréter Motilidad y tono Útero Grávido Órganos sexuales masculinos Aumento de frecuencia cardíaca Aumento de contractilidad y velo de conducción ++ Aumento de automaticidad y velo de conducción ++ Aumento de automaticidad y velo de conducción +++ Aumento de contractilidad, velo de conducción, automaticidad locidad de marcapasos idioven lares +++ Constricción +; dilatación ++ Constricción +++ Constricción ++; dilatación ++ Constricción Constricción +; dilatación Constricción +++; dilatación + Constricción +++ Constricción +++; dilatación + Constricción ++; dilatación ++ Relajación + Reducción de secreción; facilitaci secreción Disminución + Contracción + Disminución + Contracción Inhibición Relajación + Relajación + Contracción ++ Aumento Relajación ++; contracción Eyaculación ++ mulación del sistema nervioso simpático y parasimpático icos Impulsos colinérgicos Tipo de receptor Respuesta b1 (b2) b1 (b2) b1 (b2) b1 (b2) b1 (b2) a1, a2; b2 a1, a2 a1; b2 a1 a1; b2 a1; b2 a1, a2 a1, a2; b1, b2 a1, a2; b2 b2 a1; b2 a1, a2; b2 a1 a1, a2; b1, b2 a1 a2 b2 b2 a1 a1 b2; a1 a1 Disminución de frecuencia cardíaca; parada vagal +++ Reducción de contractilidad; acorta- miento de la duración del potencial de acción ++ Disminución de la velocidad de con- ducción; bloqueo AV +++ Escaso efecto Escaso efecto Dilatación ± ¿Dilatación? Dilatación ± Dilatación ± Dilatación ± Dilatación ++ Contracción ++ Estimulación +++ Aumento ++ Relajación + Estimulación +++ Aumento +++ Relajación + Estimulación Contracción + Contracción +++ Relajación ++ ¿Aumento? Variable Erección +++ ++ cidad cidad cidad cidad y ve- tricu- ón de 12. Farmacología general del sistema nervioso autónomo 207 ganglionares simpáticas liberan noradrenalina, por lo que se las denomina adrenérgicas. Mientras que las fibras co- linérgicas suelen liberar la acetilcolina en las terminacio- nes de sus ramificaciones (sinapsis terminales), las adre- nérgicas lo hacen en varicosidades que se encuentran a lo largo de las fibras, en su recorrido dentro del órgano que inervan (sinapsis de paso). En los capítulos 13 y 15, res- pectivamente, se describen los procesos de síntesis, libe- ración y metabolismo de la acetilcolina y la noradrena- lina, así como los tipos y subtipos de receptores sobre los que han de actuar. Es frecuente que un mismo órgano o grupo celular re- ciba doble inervación, colinérgica y adrenérgica, y que el signo de esta doble actividad sea contrario, pero en oca- siones puede ser sinérgico o simplemente distinto. En la tabla 12-1 se indican las principales respuestas de los ór- Tabla 12-1. (C Impulsos adrenérg Órgano efector Respuesta Piel Músculo pilomotor Glándula sudorípara Ojo Músculo radial del iris Músculo esfínter del iris Músculo ciliar Aparato yuxtaglomerular Médula suprarrenal Músculo esquelético Hepatocito Páncreas Ácinos Células b Células a Adipocitos Glándulas salivales Glándulas lacrimales Glándulas nasofaríngeas Glándula pineal Contracción ++ Secreción localizada+ Contracción = midriasis ++ Relajación de visión lejana Estimulación de renina ++ Inhibición de renina + Facilitación de contractilidad, glu nólisis; captación de K+ Glucogenólisis y gluconeogénesis Reducción de secreción + Reducción de secreción +++ Aumento de secreción + Aumento de secreción + Aumento de lipólisis +++ Disminución de lipólisis + Estimulación de K+ y H2O + Secreción de amilasa + Estimulación de K+ y H2O + Síntesis de melatonina ganos efectores a la estimulación de las fibras posgan- glionares simpáticas y parasimpáticas. Las fibras nerviosas no colinérgicas y no adrenérgicas producen y liberan otros tipos de neurotransmisores. Destaca un nucleótido de purina, el adenosintrifosfato (ATP), que ha dado nombre a las fibras purinérgicas, pero también la misma adenosina se comporta como ele- mento transmisor, con receptores propios. Se han identi- ficado además otras aminas (dopamina y 5- hidroxitrip- tamina), aminoácidos (glutamato y g-aminobutírico) y un elevado número de péptidos (sustancia P, péptidos opioi- des, péptido intestinal vasoactivo o VIP, neuropéptido Y o NPY, somatostatina, colecistocinina, galanina, péptido del gen relacionado con la calcitonina o CGRP, etc.). Su presencia en las fibras nerviosas no significa que cada uno se ontinuación.) icos Impulsos colinérgicos Tipo de receptor Respuesta a1 a1 a1 b b1 a2 b2 a1; b2 a a2 b2 b2 b1, b3 a2 a1 b a1 b Secreción generalizada +++ Contracción = miosis +++ Contracción visión próxima +++ Secreción (nicotínica) Síntesis de glucógeno Aumento de secreción ++ Estimulación de K+ y H2O +++ Secreción +++ Secreción ++ coge- +++ 208 Farmacología humana encuentre localizado como único neurotransmisor, sino que, como se verá a continuación, coexisten en una misma fibra con frecuencia, junto con los neurotransmisores clá- sicos. Es posible, sin embargo, que se vayan identificando fibras con un solo neurotransmisor no clásico. 3. Liberación del neurotransmisor Aunque el neurotransmisor puede ser liberado por la terminación nerviosa y salir al espacio sináptico en re- poso y de forma espontánea, mayoritariamente lo hace en respuesta al estímulo provocado por el potencial de acción que despolariza la membrana presináptica. Este cambio de voltaje activa canales de Ca2+ dependientes del voltaje, permitiendo así la entrada masiva de Ca2+; de he- cho, la membrana de la terminación es particularmente rica en estos canales, que son principalmente de los tipos P y N (v. cap. 3, I, A, 1.2 y 37). El mecanismo de liberación está íntimamente asociado a la teoría vesicular, aceptada de forma mayoritaria, que propone que las moléculas transmisoras se encuentran almacenadas en vesículas. Su liberación consiste básica- mente en la migración desde la vesícula hacia la mem- brana presináptica, fusión de ambas membranas, forma- ción de un poro que comunica ambas estructuras y vertido del interior vesicular al espacio sináptico. Éste es el lla- mado proceso de exocitosis, que ha sido estudiado prin- SNAP-25 Sintaxina Canal calcio Membrana plasmática presináptica SNAP Sinap Vesícula si NSF NSF a /b g Fig. 12-1. Proteínas de la terminación nerviosa que intervienen en cipalmente en dos modelos: el sistema de neurosecreción de las neuronas magnocelulares del hipotálamo que en- vían sus axones a la hipófisis posterior para liberar la va- sopresina y la oxitocina, y las células cromafines de la mé- dula suprarrenal que liberan adrenalina y otras sustancias con las que coexiste. Existen dos grupos de vesículas: uno de disposición fá- cil o rápida para la inmediata liberación del transmisor y otro de reserva en el que, en condiciones de reposo, las vesículas se encuentran adheridas a moléculas de actina que forman parte del citosqueleto de la terminación ner- viosa. Esta interacción entre la vesícula y la actina está regulada por la proteína sinapsina I que se fija a la parte externa de la membrana vesicular. Cuando existe Ca2+, la sinapsina I es fosforilada por la proteín-cinasa II (CaM- KII, v. cap. 3), perdiendo con ello parte de su afinidad por la actina y permitiendo de ese modo que las vesículas se desprendan de la matriz citosquelética y pasen a formar parte del grupo de rápida disposición. El proceso de liberación propiamente dicho exige la fusión de vesículas y membrana, proceso que también de- pende del Ca2+ y es extraordinariamente rápido, ya que fusión y liberación se realizan 0,1-1 mseg después de la entrada de Ca2+. El acercamiento y la fusión de las dos membranas, la vesicular y la presináptica, requieren un entramado o andamiaje de proteínas que permitirá que ambas membranas contacten y entre ellas se abra un poro C2 C2 de Ca2+ Ca2+ Neurexina Ib, IIb Ia, IIa tobrevina Sinaptotagmina náptica Munc-18 el proceso de exocitosis (v. el texto). (Modificado de Thiel, 1995.) 12. Farmacología general del sistema nervioso autónomo 209 por el que salga el contenido vesicular (fig. 12-1). Sin em- bargo, las moléculas del neurotransmisor no difunden simplemente por el poro recién formado, ya que se en- cuentran agrupadas en una matriz de gel compuesta prin- cipalmente por proteoglucanos. Las proteínas que intervienen en el proceso de exo- citosis son múltiples y cumplen diversas funciones: a) dar estructura al entramado; b) servir de mediadores en la interacción del entramado con las respectivas membra- nas, y c) activar la formación del entramado (p. ej., ini- ciando la formación de un rizo en la membrana plasmá- tica que después se fusionará con la vesicular). Muchas de estas proteínas fijan Ca2+ o GTP. La sinaptobrevina o VAMP (proteína de la membrana vesicular) forma complejo con las proteínas de la membrana terminal sin- taxina y SNAP-25 (synaptosomal-associated-protein con un peso molecular de 25 kD). Juntas intervienen en el acoplamiento de la vesícula y en la fusión. Además está el complejo formado por las proteínas solubles NSF (proteína cuya función es sensible a la N-etilmaleini- mida) y otras SNAP (a, b y g) que se pegan a la NSF, complejo que, de algún modo, interactúa con el anterior para desencadenar la exocitosis. A su vez, la sinaptotag- mina interactúa con el complejo sinaptobrevina/sinta- xina/SNAP-25, con los canales de Ca2+ y con otras pro- teínas de membrana llamadas neurexinas. La sinapto- tagmina es muy sensible al Ca2+ a través de su porción citoplasmática; en reposo, con concentraciones bajas de Ca2+, la sinaptotagmina no es activa y la sintaxina tiene bloqueada su capacidad de fijación mediante una pro- teína denominada Munc-18. Transcurrida la liberación del transmisor, las vesículas pueden ser recicladas rápidamente; en algunos termina- les nerviosos (p. ej., placa motriz) las vesículas se apla- nan, se recubren de unas proteínas llamadas clatrinas y sufren un proceso de endocitosis que las lleva a las cis- ternas del retículo endoplásmico, donde quedan disponi- bles para su ulterior utilización. 4. Cotransmisión Las neuronas del sistema nervioso autónomo localiza- das en el SNC y en los ganglios (incluidos los del sistema entérico) se caracterizan por sintetizar y almacenar con- juntamente cotransmisores de diversa naturaleza. Atendiendo a la naturaleza de los cotransmisores, se han identificado cuatro formas distintas de coexistencia (tabla 12-2): a) Varios neurotransmisores derivan de un gen co- mún que codifica a una prohormona peptídica; de ella se desprenden unidades peptídicas distintas que activan re- ceptores diferentes. b) Los cotransmisores son péptidos que provienen de genes distintos. c) Coexisten uno o más neuropéptidos con uno o más transmisores clásicos. d) Coexisten dos o más transmisores clásicos. En la tabla 12-2 se indican algunos ejemplos de co- transmision, tanto en el sistema nervioso periférico (au- tónomo y somático) como en el SNC. La cotransmisión, hoy considerada más como regla que como excepción, re- presenta un enriquecimiento en la capacidad de la neu- rona para emitir información. Lo más frecuente en el sis- tema autónomo esque los cotransmisores tengan un origen o precursor distinto. Pueden estar almacenados en un mismo gránulo o en gránulos distintos (fig. 12-2); en el primer caso, un mismo estímulo los liberará conjunta- mente, mientras que en el segundo pueden ser liberados de forma diferenciada según la intensidad del estímulo. Estas peculiaridades contribuyen a diversificar las accio- nes de la neurona sobre la célula efectora. La acetilcolina, la noradrenalina y los cotransmisores son liberados por un mecanismo Ca2+-dependiente, di- funden al espacio sináptico e interactúan con receptores específicos, situados unos en la membrana postsináptica y otros en la presináptica. Si se libera más de un neuro- transmisor conjuntamente, el efecto obtenido ha de ser el resultante de las acciones de cada uno de ellos sobre su receptor. En este sentido cabe pensar en varias posi- bilidades (fig. 12-2): a) que cada cotransmisor actúe so- bre receptores situados en células distintas de un mismo órgano; b) que la interacción de cada uno con su recep- tor específico origine efectos similares; c) que origine efectos distintos (contrapuestos o no); d) que la interac- ción de uno con sus receptores potencie la interacción del otro con los suyos, y e) por el contrario, que la interac- ción de uno dificulte la del otro, en el receptor o en re- acciones subsiguientes. Todas estas posibilidades de acción (algunas de ellas demostradas ya experimentalmente) pueden desarro- llarse sobre receptores postsinápticos. Pero es posible que se produzcan también a nivel presináptico, en cuyo caso la activación del receptor presináptico de uno de los trans- misores puede influir sobre la síntesis y liberación de sí mismo, o sobre las del cotransmisor, como después se verá. De este modo se incrementa extraordinariamente el abanico de posibilidades y de respuesta. Si a todo esto se añade el hecho de que cada cotransmisor puede ser li- berado independientemente, según la intensidad de los estímulos que alcanzan la terminación sináptica, se apre- ciará el notable grado de plasticidad funcional que posee una terminación nerviosa. 5. Interacción presináptica La interacción con los receptores postsinápticos es la base de la respuesta efectora. Pero tiene también gran im- portancia la interacción con los receptores situados en la membrana presináptica. Éstos se denominan autorrecep- tores, si corresponden al neurotransmisor de la propia neurona que lo libera, o heterorreceptores, si reciben la información de neurotransmisores procedentes de otras terminaciones. La interacción con los receptores presi- 210 Farmacología humana nápticos provoca una modulación positiva o negativa so- bre la actividad de la neurona. Esta modulación puede consistir en un cambio en la actividad bioeléctrica es- pontánea, acompañada de un cambio en la capacidad de liberar sus neurotransmisores, o en la modificación del proceso de síntesis del neurotransmisor, o sólo en la mo- dificación de la actividad liberadora. Si hay autorreceptores, su activación suele conside- rarse como parte integrante de un sistema de autocon- trol, de forma que el transmisor liberado los estimula y, como resultado, inhibe el mecanismo de liberación. Di- versos datos experimentales sugieren la existencia de au- torreceptores colinérgicos muscarínicos y a2-noradre- nérgicos en las respectivas terminaciones, pero no se ha logrado detectar bioquímica ni estructuralmente los re- ceptores a-noradrenérgicos en terminaciones simpáticas. Los heterorreceptores presinápticos, en cambio, presen- tan una amplia representación, por lo que constituyen un Tabla 12-2. Ejemplos de cotransmisión e Transmisor 1 Transmisor 2 b-endorfina a-MSH Dinorfina A Dinorfina B Met-encefalina Leu-encefalin Sustancia P Neurocinina Sustancia P TRH Sustancia P Colecistocini Sustancia P Encefalinas Encefalinas NPY NPY Somatostatin Somatostatina Encefalinas Somatostatina Colecistocini gastrina Colecistocinina Oxitocina Oxitocina Bombesina Acetilcolina VIP Acetilcolina Neurotensina Acetilcolina Encefalinas Acetilcolina LHRH Acetilcolina VIP Acetilcolina Galanina Noradrenalina NPY Noradrenalina NPY Adrenalina NPY Dopamina Colecistocini Dopamina Neurotensina Serotonina Sustancia P Serotonina Sustancia P Serotonina TRH Serotonina TRH GABA Somatostatin GABA Tipo motilina GABA Dopamina GABA Serotonina SNP: sistema nervioso periférico (somático y/o autónomo). Tipo 1. Cotransmisores pép- tidos que derivan de una prohormona o un gen co- mún Tipo 2. Cotransmisores pép- tidos que derivan de pro- hormonas diferentes Tipo 3. Cotransmisores pép- tidos y no péptidos Tipo 4. Cotransmisores no péptidos aparato de regulación de la sinapsis que puede ser ex- tensamente utilizado con fines farmacológicos. Muchas terminaciones colinérgicas poseen heterorreceptores adrenérgicos, entre otros, y viceversa. 6. Acciones farmacológicas Dada la importante misión que corre a cargo del sistema nervioso autónomo en el mantenimiento de las funciones vegetativas del organismo, se comprende el deseo de mo- dificarlo con fines terapéuticos. A ello está dirigida la im- portante farmacología del sistema nervioso autónomo. La base de su utilización consiste en el empleo de fármacos que: a) Imiten la actividad de los neurotransmisores por interactuar con sus receptores: agonistas colinérgicos y adrenérgicos. b) Reduzcan o supriman la actividad de uno y otro n el sistema nervioso periférico y central Transmisor 3 Localización g-MSH SNC y tracto gastrointestinal Leu-encefalina SNC a SNC, SNP y médula suprarrenal K SNC y SNP Bulbo raquídeo na Sustancia gris central y raíz dorsal Ganglios Hipotálamo a Hipotálamo y bulbo Telencéfalo na/ Hipotálamo SNP Hipotálamo e hipófisis posterior TRH SNP Fibras preganglionares Fibras preganglionares Ganglio simpático (rana) SNP y SNC Hipocampo ATP SNP SNC, SNP y médula suprarrenal Tronco cerebral y médula suprarrenal na Vía dopaminérgica mesolímbica Núcleo arqueado Tronco cerebral y médula espinal Tronco cerebral y médula espinal Tronco cerebral y médula espinal SP Médula espinal a Tálamo Cerebelo Núcleo arqueado Mesencéfalo 12. Farmacología general del sistema nervioso autónomo 211 sistema, mediante bloqueo de los receptores de sus res- pectivos neurotransmisores: fármacos antagonistas o blo- queantes colinérgicos y adrenérgicos. c) Modifiquen la actividad de los neurotransmisores por interferir en su síntesis, su almacenamiento sináptico o su mecanismo de desaparición. Por consiguiente, el conocimiento de las acciones de los fármacos del sistema autónomo requiere el conoci- A B B+ ? ? + + Respuestas CTT Fig. 12-2. Terminación nerviosa que libera un neurotransmi- sor (T) y un cotransmisor (CT). Ambos pueden estar en vesí- culas independientes o conjuntas. Obsérvese que las posibi- lidades de interacción en la respuesta son múltiples: en los re- ceptores presinápticos, en los receptores postsinápticos y en los mecanismos efectores. miento exacto de las acciones fisiológicas de ambos sub- sistemas en los diversos órganos y tejidos del organismo humano. La existencia de cotransmisores con sus correspon- dientes acciones complica la respuesta efectora. Su par- ticipación en esta respuesta ha sido bien delimitada en algunos órganos, pero carecemos todavía de un mapa completo de sus acciones. Preferimos, por lo tanto, mantener la distinción clásica de acciones adrenérgicas y colinérgicas como aparece en la tabla 12-1, a sabiendas de que ha de ser matizada en un futuro próximo. Un fár- maco agonista imitará las acciones del sistema en cues- tión. En el caso de que un órgano reciba inervación de los dos sistemas el adrenérgico y el colinérgico, y sus accio- nes sean contrapuestas, el antagonista de un sistema fa- vorecerá la expresión sintomática de la actividad del otro. BIBLIOGRAFÍA Appenzeller O. The Autonomic Nervous System. Amsterdam: Elsevier, 1982. Bartfai T, Iverfeldt K, Fisone G, Serfözö P. Regulation of the release of coexisting neurotransmitters. Annu Rev Pharmacol Toxicol 1988; 28:285-310. Bousfield D, ed. 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