La detección de la hipoglucemia por sensores periféricos y del sistema nervioso central involucra un complejo circuito que incorpora señales tanto periféricas como centrales. Los sensores de glucosa localizados en cada una de estas regiones juegan un papel único en la detección de la hipoglucemia, la cual, al menos en parte, depende de la tasa de caída de los niveles sanguíneos de glucosa. Los sensores localizados en el cerebro, particularmente aquellos localizados en el hipotálamo ventromedial (HVM) dominan cuando los niveles de glucosa caen rápidamente. Se piensa que esto puede servir como mecanismo de protección para prevenir una depleción súbita y potencialmente catastrófica de combustible para el cerebro. Por otra parte, se postula que los sensores de glucosa localizados en la vena porta mesentérica (VPM) son más importantes para la detección de las disminuciones graduales en los niveles sanguíneos de glucosa. Aparentemente, los sensores centrales y periféricos operan independientemente unos de otros de manera que las lesiones de los sensores VPM no influyen en la capacidad de los sensores centrales para detectar la hipoglucemia de inicio rápido. Esto implica que estos dos sensores de hipoglucemia pueden ejercer roles diferentes en la sensación y contrarregulación de glucosa y que ellos no son simples mecanismos redundantes. Las señales de hipoglucemia de los sensores VPM que son transmitidas al sistema nervioso central usan rutas centrales que son independientes de las usadas por los centros hipotalámicos. En este sentido, desde hace algún tiempo se habla de un circuito entre los sensores VPM, el cerebro y el sistema simpatoadrenal.
Experimental se ha demostrado que la desnervación de la VPM bloquea las respuestas contrarreguladoras de la hipoglucemia de inicio lento y esto fue asociado con una sustancial reducción en la actividad de los centros del cerebro anterior incluyendo al área postrema, el núcleo del tracto solitario y el complejo motor dorsal del vago, los cuales reciben proyecciones de la VPM. Por otra parte, las lesiones de las aferentes espinales mediante ganglionectomía celíaca-mesentérica superior también reducen las respuestas de las hormonas contrarreguladoras de la hipoglucemia de inicio lento, y esto fue asociado con una reducción en la actividad de los mismos centros del cerebro anterior. Por el contrario, la vagotomía subdiafragmática total no afecta las respuestas hormonales. Estos datos sugieren que las señales hipoglucémicas detectadas por los sensores de glucosa de la VPM son conducidas al sistema nervioso central por aferentes espinales y no a través de las rutas aferentes vagales. Ninguna de estas lesiones afectó las respuestas contrareguladoras de la hipoglucemia de inicio rápido, lo cual apoya la hipótesis que propone que la tasa de caída de glucosa ejerce efectos diferenciales sobre la capacidad de los sensores periféricos y centrales para detectar y responder a la hipoglucemia. Una vez activados, los centros del cerebro anterior se comunican a través de neuronas catecolaminérgicas que se proyectan a varios núcleos hipotalámicos, para regular las respuestas neuroendocrinas, así como también a redes del sistema nervioso autónomo para aumentar la liberación de las hormonas contrarreguladoras. Estas conexiones son cruciales para transmitir las señales que disparan la función hipotalámica-hipofisiaria y la regulación de la ingesta de alimentos, pero el rol de estas proyecciones en promover la contrarregulación de la hipoglucemia no es muy claro.
Las proyecciones catecolaminérgicas del cerebro anterior al HVM son aumentadas por la hipoglucemia, pero la necesidad de estos impulsos neurales para el inicio de las repuestas contrarreguladoras no ha sido establecida. La pérdida sustancial de las neuronas catecolaminérgicas del cerebro anterior no afecta significativamente las respuestas contrarreguladoras a la hipoglucemia de inicio rápido, lo que sugiere que la mayoría de los mecanismos sensores requeridos para detectar la hipoglucemia de inicio rápido están localizados en el HVM. Por otra parte, durante las caídas más lentas de la glucemia, el núcleo paraventricular del hipotálamo sirve como centro regulador de las señales derivadas de los sensores periféricos de glucosa. Se especula que las neuronas catecolaminérgicas que se proyectan al HVM pueden proporcionar impulsos facilitadores adicionales para disminuir la liberación de GABA durante la hipoglucemia de inicio lento. Sin embargo, esto aun no ha sido establecido definitivamente.
El establecimiento de sensores que detectan una caída gradual en la glucosa sanguínea (como en el ayuno) es importante desde una perspectiva evolucionista, por eso es sorprendente que estos dos sistema operen completamente independientes uno del otro. Sin embargo, es posible que los sensores de glucosa VPM y HVM se comunique uno con el otro a través de circuitos centrales y respondan a la disminución de los niveles de glucosa dentro de un amplio rango de mecanismos. Los impulsos catecolaminérgicos, por lo tanto, pueden ser un vínculo comunicacional crucial entre los dos sistemas. Como los niveles circulantes de glucosa caen más rápidamente que los niveles de glucosa en el sistema nervioso central, es posible que los sensores PVM puedan proporcionar el impulso inicial al cerebro, lo cual ayuda a prepararlo para un caída mayor en la glucosa. Si los niveles de glucosa del cerebro continúan disminuyendo, o disminuyen más rápidamente, los centros hipotalámicos pueden proporcionar impulsos adicionales a los centros del sistema nervioso autónomo para aumentar las respuestas contrarreguladoras.
En resumen, la hipoglucemia de inicio rápido es detectada por mecanismos sensores de glucosa en el hipotálamo ventromedial, el cual a su vez estimula al sistema nervioso autónomo para aumentar la liberación de hormonas contrarreguladoras. La hipoglucemia de inicio lento es detectada por los sensores de glucosa de la vena porta mesentérica, y estas señales son transmitidas a través de aferentes espinales a los centros catecolaminérgicos del cerebro anterior donde son integradas. Las neuronas catecolaminérgicas se proyectan núcleo paraventricular del hipotálamo donde activan centros neuroendocrinos y del sistema nervioso autónomo para estimular las respuestas hormonales contrarreguldoras. Adicionalmente, las neuronas catecolaminérgicas se pueden proyectar a los terminales GABAérgicos del hipotálamo ventromedial para proporcionar impulsos adicionales que reducen la liberación de GABA durante la hipoglucemia de inicio lento.
Fuente: Chan O y Sherwin RS (2014). Is there cross talk between portal and hypothalamic glucose-sensig circuits? Diabetes 63: 2617-2619.
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