Bloque 2 - Lectura Base

Metabolismo en el deporte
Lectura
Reguladores Calzada-León, R., Altamirano-
Bustamante, N. y Ruiz-Reyes, M. L.
(2008). Reguladores neuroendocrinos
neuroendocrinos y y gastrointestinales del apetito y la
saciedad. Boletín médico del Hospital
gastrointestinales del Infantil de México, 65 (6), 468-487.
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apetito y la saciedad
M etabolismo en el deporte medigraphic 
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BIOLOGÍA
Reguladores neuroendocrinos y gastrointestinales del apetito

y la saciedad
Neuroendocrine and gastrointestinal modulators of appetite and satiety
Raúl Calzada-León, Nelly Altamirano-Bustamante, María de la Luz Ruiz-Reyes
Servicio de Endocrinología, Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud, México, D. F., México
Resumen Summary
Los estímulos conocidos con capacidad para actuar a nivel del The modulators that diminish appetite and increase metabolic
hipotálamo, disminuyendo el apetito y aumentando el gasto de calorie needs at hypothalamus level are synthesized in different
energía, proceden del sistema gastrointestinal (proteína similar al tissues: gastrointestinal system (glucagons-like peptide-1, pan-
glucagón, polipéptido pancreático, péptido YY, colecistoquinina creatic polypeptide, peptide YY, cholecystokinin and oxynto-
y oxintomodulina); del sistema endocrino (insulina, adrenalina a modulin), the endocrine system (insulin, beta effects of adrena-
través de sus efectos beta-adrenérgicos y estrógenos); del tejido lin, and estrogens), adipose tissue (leptin, visfatin and
adiposo (leptina, visfatina, omentina-1, etc.); del sistema nervio- omentin-1), peripheral nervous system (noradrenaline beta ef-
so periférico (efectos beta-adrenérgicos de la noradrenalina); y del fects) and central nervous system (corticotropin released hor-
sistema nervioso central (CRH, melanocortina, proteína agouti, mone, melanocortin, agouti protein, cocacine-amphetamine-
CART y MCH). Aquéllos con capacidad para actuar sobre el regulated transcript and MCH). Those factors increasing appetite
hipotálamo para aumentar el apetito y disminuir el gasto energéti- and lower basal metabolism comes from gastrointestinal system
co proceden del sistema gastrointestinal (ghrelina y factor libera- (ghrelin and growth hormone release hormone from pancreas),
dor de hormona de crecimiento), y del sistema nervioso central and central nervous system (neuropeptide Y, orexins and can-
(neuropéptido Y, orexinas y canabinoides). En el hipotálamo se nabinoids). In the hypothalamus, the neural and neuroendo-
integran las señales aferentes neurales y humorales para coordinar crine afferents are integrated with the purpose of regulate appe-
la ingesta (a través de sensación de hambre o de saciedad) y el tite (hunger or satiety signals), and metabolic needs (increasing
gasto energético (aumentando o disminuyendo el metabolismo or decreasing basal metabolism and brown adipose tissue ther-
basal y la eficacia termogénica del tejido adiposo pardo) en res- moregulation efficacy) according to body energy balance. The
puesta a condiciones que modifican el balance energético del or- arcuate nucleus contains 2 main cellular systems: one rich in
ganismo. El núcleo arcuato contiene 2 tipos de sistemas celulares, proopiomelanocortin (precursor of alpha melanocytes stimulat-
uno constituido por aquellas que disminuyen el apetito o neuro- ing hormone and agonist of melanocortin 3 and 4 receptors),
nas que contienen proopiomelanocortina, que actúa como pre- which decreases appetite, and other rich in neuropeptide Y and
cursor de la hormona estimulante de los melanocitos-α y agonista agouti-related peptide which increase appetite.
de los receptores para melanocortina 3 y 4, y otro en el que se Key words. Appetite; satiation; neuroendocrine, modulators;
estimula el consumo de alimentos y contiene neuronas ricas en gastrointestinal, modulators.
neuropéptido Y, y en péptido relacionado con la proteína agouti,
que aumenta la ingesta de alimentos.
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Palabras clave. Apetito; saciedad; reguladores neuroendocrinos;
reguladores gastrointestinales.
Solicitud de sobretiros: Dr. Raúl Calzada León, Servicio de En-

docrinología, Instituto Nacional de Pediatría, Av. Insurgentes Sur
3700, C. P. 04530, México, D. F., México.
Fecha de recepción: 08-09-2008.
Fecha de aprobación: 09-10-2008.
468 Bol Med Hosp Infant Mex

M etabolismo en el deporte bloque dos
Reguladores neuroendocrinos y gastrointestinales del apetito y la saciedad.
Aun cuando el balance somático de energía, re- integradas principalmente a nivel del núcleo ar-
sultante de la relación entre aporte y gasto, debe cuato o núcleo infundibular del hipotálamo, aun-
ser extraordinariamente preciso y dinámico, par- que también en el núcleo del tracto solitario y en
ticularmente cuando se consideran las variacio- el área postrema.2
nes que día a día pueden sufrir la ingesta de ali- En el corto plazo, las señales provenientes del
mentos y el gasto calórico, es evidente que existe sistema gastrointestinal y nervioso ajustan el ape-
una marcada tendencia evolutiva a facilitar la acu- tito para impedir tanto el sobrepeso como la pér-
mulación de tejido adiposo, ya que es preferible dida ponderal ante situaciones agudas que com-
tener un exceso de reservas que no se utilice a prometen la disponibilidad de energía, en tanto
necesitar un aporte rápido de calorías en condi- que a mediano y largo plazo son más importantes
ciones de ayuno, de estrés o ambos y no poder los mediadores que censan los depósitos totales
disponer de él y, por lo tanto, la regulación del de energía, el estado endocrino y las condiciones
apetito y del gasto calórico muestran una tenden- generales de salud.3-6
cia epigenética a favorecer el consumo de nutrien-
Cuando el aporte de nutrientes es escaso o
tes y el ahorro de energía.1
nulo, y las reservas se encuentran disminuidas, el
El aporte energético depende tanto de la cali- organismo debe inducir al mismo tiempo perío-
dad y cantidad de la ingesta como de la existencia dos de alimentación en el corto plazo y disminu-
de reservas calóricas para su utilización en el cor- ción de la utilización de energía, en tanto que
to, mediano y largo plazo, y se regula a través de cuando el consumo de alimentos es excesivo y
señales hormonales procedentes del tejido adipo- las reservas están aumentadas, debe evitar la in-
so, y de los sistemas: nervioso (simpático y para- gesta de alimentos y aumentar el metabolismo
simpático), gastrointestinal y hormonal, que son basal (Fig. 1).
Ingesta de alimentos Ayuno prolongado
Tubo digestivo Tubo digestivo
CCK Ghrelina
GLP-1 PP
Oxm Insulina Inhibición Estimulación
PYY NPY/AgRP NPY/AgRP
Aumento de saciedad Disminución Aumento del apetito

del
Estimulación POMC apetito Estimulación
NPY/AgRP
MCH Inhibición
NPY/AgRP
CART
Agouti
Leptina
Visfatina www.medigraphic.com NPY
Orexina A
Melanocortina Omentina Orexina B
CRH Canabinoides
Hipotálamo Adiposo Hipotálamo Figura 1 . Neurotransmisores in-

volucrados en la regulación de la in-
Reserva energía alta Reserva energía baja gesta.
Vol. 65, noviembre-diciembre 2008 469

M etabolismo en el deporte
Calzada LR, Altamirano BN, Ruiz RML.
Los estímulos conocidos con capacidad para (MC3) y melanocortina 4 (MC4), y otro en el
actuar a nivel del hipotálamo, disminuyendo el que se estimula el consumo de alimentos y con-
apetito y aumentando el gasto de energía, proce- tiene neuronas ricas en neuropéptido Y (NPY) y
den del sistema gastrointestinal (glucagón, bom- en péptido relacionado con la proteína agouti
besina, colecistoquinina [CCK] y glucosa); del sis- (AgRP), que funciona como un antagonista en-
tema endocrino (insulina, adrenalina a través de dógeno de los receptores de MC3 y MC4, aun-
sus efectos beta-adrenérgicos y estrógenos); del que existen otros circuitos secundarios ricos en
tejido adiposo (leptina); del sistema nervioso pe- noradrenalina, serotonina, péptido similar al glu-
riférico (efectos beta-adrenérgicos de la noradre- cagón y la hormona hipotalámica reguladora de
nalina); y del sistema nervioso central (dopami- la secreción de hormona adrenocorticotrópica
na, serotonina y ácido gamma-amino-butírico). 7 (ACTH). 9-12
Aquéllos con capacidad para actuar sobre el Tanto las neuronas ricas en POMC como en
hipotálamo para aumentar el apetito y disminuir NPY/AgRP, proyectan sus dendritas hacia otros
el gasto energético proceden del sistema gastroin- núcleos del hipotálamo, particularmente al núcleo
testinal (opiáceos, neurotensina, somatostatina y paraventricular (PVN), que junto con aferentes
factor hipotalámico liberador de hormona de cre- del área lateral del hipotálamo, el núcleo ventro-
cimiento); del sistema endocrino (efectos alfa- medial y el núcleo dorsomedial, regulan la ingesta
adrenérgicos de la adrenalina, andrógenos, gluco- de alimentos y el gasto energético.7,8
corticoides, progesterona y hormona de Esta integración tiene como consecuencia la li-
crecimiento); del sistema nervioso periférico (no- beración de mediadores que, a través de la esti-
radrenalina a través de sus efectos alfa-adrenérgi- mulación del sistema nervioso simpático y para-
cos); y del sistema nervioso central (galanina, opiá- simpático, y de la secreción de hormonas tiroideas,
ceos, factor hipotalámico liberador de hormona regulan la sensación de hambre, la ingesta de nu-
de crecimiento y somatostatina).8 trientes, el tipo de nutrientes elegidos, el metabo-
lismo basal y el gasto energético necesario para el
En el hipotálamo se produce la interpretación
crecimiento y la actividad física.13-17
e integración de la mayoría de las señales aferen-
tes neurales y humorales para coordinar la inges- Los mecanismos defensivos para evitar el sobre-
ta (a través de sensación de hambre o de sacie- peso ante una ingesta elevada de nutrientes, in-
dad) y el gasto energético (aumentando o cluyen incrementos en el tono simpático, la se-
disminuyendo el metabolismo basal y la eficacia creción de hormonas tiroideas, el metabolismo
termogénica del tejido adiposo pardo, así como basal, el gasto energético secundario a la activi-
cambiando los patrones de secreción de diversas dad física y en el gasto energético necesario para
hormonas hipofisarias), en respuesta a condicio- la digestión, absorción y metabolismo de los nu-
nes que modifican el balance energético del or- trientes presentes en los alimentos, además de dis-
ganismo. El núcleo arcuato, a donde llegan to- minución del tono parasimpático y del apetito.18
dos estos mediadores, se encuentra situado en la
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base del hipotálamo y contiene dos tipos princi-
Inhibición del apetito
pales de sistemas celulares, uno constituido por
aquellas que disminuyen el apetito o neuronas Aun cuando los mediadores de esta condición se
que contienen proopiomelanocortina (POMC), pueden describir en cualquier orden, se procede-
que actúa como precursor de la hormona esti- rá de acuerdo al siguiente patrón: reservas ener-
mulante de los melanocitos-α (α-MSH) y ago- géticas completas, episodio de alimentación re-
nista de los receptores para melanocortina 3 ciente y, finalmente, respuesta hipotalámica.

Adipocinas se debe tanto a una menor expresión del RNAm

La grasa acumulada alrededor de las vísceras de la específico como a una secreción disminuida en
región abdominal, produce un número importan- presencia de glucosa sérica, se asocia al desarrollo
te de mediadores neuroendocrinos (adipocinas), de hiperandrogenismo, de ovarios poliquísticos, y
que si bien en cantidad fisiológica ayudan a regu- a una menor cantidad de transportadores de glu-
lar la ingesta, en condiciones de exceso de pro- cosa tipo 4 (GLUT-4) expresados en la membra-
ducción (por aumento en el número de adipoci- na celular.24-28
tos capaces, cada uno, de producir una cantidad
constante de cada una de estas sustancias), cau-
Leptina
san hiperinsulinemia, resistencia a la insulina y
disfunción de las células β del páncreas que, en En 1953 se propuso que el peso corporal se man-
conjunto, coadyuvan al desarrollo de intoleran- tenía estable al regular el contenido graso del cuer-
cia a la glucosa y posteriormente de diabetes me- po, pero no fue sino hasta 1969 cuando se realiza-
llitus tipo 2, dislipidemia e hipertensión arterial ron estudios utilizando técnicas de parabiosis
que favorecen la existencia de vasculopatía ate- (conectando a dos animales quirúrgicamente para
que puedan intercambiar hormonas y otras sus-
rogénica, hiperandrogenismo y síndrome de ova-
tancias de peso molecular bajo entre uno y otro)
rios poliquísticos.19,20
que demostraron que cuando a un ratón “ob/ob”
En presencia de obesidad con depósito abdo- parabiótico se le permite comer ad libitum, éste
minal de grasa, no solo el número de adipocitos se aumenta rápidamente de peso, mientras que su par
encuentra aumentado, sino que se producen cam- (un ratón normal), reduce significativamente su
bios funcionales que facilitan la expresión de ingesta y pierde peso, señalando la existencia de
RNAm, por lo que la cantidad de neurotransmi- una hormona capaz de inducir un cese en la inges-
sores producidos por cada célula aumenta, de tal ta de alimentos en el ratón sano, pero que no se
manera que no extraña que diversos estudios ha- produce en el ratón “ob/ob”. Una situación simi-
yan demostrado que la incidencia y prevalencia lar se demostró cuando a un ratón normal se le
de hiperinsulinemia, asociada con resistencia a la induce obesidad por cualquier medio (sobreali-
insulina, es significativamente mayor en indivi- mentación mediante sondas para aporte enteral,
duos obesos cuando se les compara con aquéllos lesión hipotalámica, etc.), y su par (otro ratón
no obesos de su misma edad y sexo, y que la dis- normal) disminuye el apetito y el peso.29,30
minución de la grasa abdominal tiene mucho ma- El conocimiento de que existía una hormona
yor impacto en aumentar la sensibilidad a la insu- capaz de regular el apetito concluyó en 1994,
lina que la disminución del tejido adiposo cuando se clonó el gen responsable de la síntesis
subcutáneo. 21-23 de una proteína producida en el tejido adiposo y
Dentro de las principales adipocinas se encuen- a la que se denominó leptina (del griego leptos
tran la leptina, la visfatina (con efectos similares que significa delgado). Cuando a un ratón “ob/
a la insulina, ya que se une y activa al receptor de ob” (homocigoto para un defecto en la síntesis
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esta hormona, independientemente de las concen-
traciones tisulares de insulina, y cuya producción
de leptina), que se caracteriza por obesidad e hi-
perfagia extremas, se le administra leptina recom-
se encuentra disminuida en presencia de obesidad), binante, se produce un aumento en la actividad
y la omentina-1, que aumenta la captación de glu- física y una disminución de la ingesta libre de
cosa dependiente de insulina en los adipocitos ab- alimentos, lo que conduce a una pérdida de masa
dominales y cuya disminución en presencia de obe- grasa, sin que disminuya la masa muscular. Estu-
sidad (255.8 ± 78.2 vs 348 ± 112.6 ng/mL), que dios en humanos demostraron la producción de

leptina por el tejido adiposo, tanto en sujetos tamaño tiene una estructura relacionada con la
normales como en obesos, pero a diferencia de de los receptores para citosinas (ya que utiliza ci-
lo esperado, en estos últimos las concentracio- nasas tipo Janus o JAK y proteínas STAT-3 como
nes séricas de leptina son elevadas, sugestivas de mediadores intracelulares), se encuentra predomi-
que más que deficiencia de leptina, algunos hu- nantemente en hipotálamo (particularmente en
manos obesos presentan resistencia a la acción núcleo arcuato y en menor proporción en los nú-
de esta hormona.31-33 cleos dorsomedial y ventromedial), hipocampo y
La leptina es una hormona proteica de 16 Kd cerebelo, en tanto que los receptores de peso
compuesta de 167 aminoácidos de la familia de molecular pequeño se localizan principalmente en
las citosinas, cuyo gen en ratones se encuentra el plexo coroides y su función parece ser facilitar
el transporte de leptina de la circulación hacia el
en el cromosoma 7 (7q31.3), y es sintetizada fun-
cerebro. 34,35
damentalmente por el tejido adiposo blanco y en
menor cuantía por tejido muscular, placenta, ade- Las acciones biológicas de la leptina pueden ser
nohipófisis, sistema nervioso central, glándula clasificadas en dos grupos, aquellas que se ejercen
mamaria, estómago y algunos tejidos tumorales. en los tejidos del sistema nervioso central, hipo-
Su síntesis es estimulada cuando existe un apor- tálamo fundamentalmente, y las que se realizan
te y flujo de nutrientes dentro del adipocito que sobre los tejidos periféricos. Las primeras regulan
garantiza la formación de triglicéridos, pero tam- a la baja el peso corporal, disminuyen la ingesta
bién por hormonas como la insulina, glucocorti- de alimentos, aumentan el gasto energético basal
coides, estrógenos, melatonina y los factores de y modifican algunas funciones neuroendocrinas
transcripción que regulan positivamente la ex- como la reproducción, en tanto que las segundas
presión del gen “ob” del adipocito (factor de di- tienen efectos sobre la proliferación, diferencia-
ferenciación de adipocitos ADD1/SREBP1 y los ción y metabolismo de los tejidos periféricos.
receptores activados por proliferación de peroxi-
La leptina que llega al hipotálamo, además, in-
somas o PPAR-γ), en tanto que es inhibida por
hibe la síntesis proteica y la secreción de las neu-
andrógenos, factor de necrosis tumoral-α y por
ronas productoras de NPY/AgRP del núcleo ar-
hormonas tiroideas.34-36
cuato y estimula la síntesis y secreción de las que
Las concentraciones plasmáticas de leptina son contienen POMC.37
directamente proporcionales con la masa grasa
La evidencia actual sugiere que en los humanos
total, pero se han observado diferencias en la in-
con obesidad y resistencia parcial a la leptina, el
tensidad de la respuesta de los adipocitos en rela-
trastorno se debe a una alteración en los recepto-
ción al género y localización, y así los proceden-
res de peso molecular bajo que no permiten un
tes de varones responden menos a las hormonas
aporte adecuado de leptina hacia el hipotálamo,
esteroideas que los de las mujeres, en tanto que
aunque también se ha demostrado deficiencias en
en ambos sexos los adipocitos del tejido subcutá-
las vías post-receptor que involucran a las cina-
neo responden menos a la insulina y más a los glu-
sas. Los niños con resistencia congénita a la lepti-
cocorticoides que los del tejido visceral.
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Cuando se pudo identificar y clonar el receptor
na muestran un apetito voraz y desarrollan obesi-
dad progresiva sin respuesta a la administración
para leptina, se demostró que en los humanos está de esta hormona, pero algunos estudios de pobla-
codificado en el cromosoma 1 (1p31) y que se ción adulta con obesidad han mostrado que un
trata de una familia de receptores (ob-R) que se porcentaje importante tiene concentraciones al-
expresan en una gran cantidad de tejidos y que tas de leptina plasmática aunque el gen para la
varían en peso molecular. El receptor de mayor leptina no se encuentra alterado, sugiriendo que

puede haber algún trastorno para el transporte La presencia de productos digestivos en el lu-
capilar hacia el hipotálamo, que la expresión del men intestinal estimula la liberación de CCK, la
receptor se encuentra suprimida, o que las señales cual por un lado aumenta la secreción pancreáti-
intracelulares se encuentran inhibidas, lo que en ca y la contracción de la vesícula biliar, y por otro
cualquier caso limita la utilidad de la leptina bio- disminuye el apetito al actuar sobre receptores A
sintética como tratamiento de elección para el contenidos en el sistema vagal. Lo anterior fue
manejo de la obesidad.35,38,39 evidenciado tanto al realizar vaguectomía (que
Las células hipotalámicas expuestas a leptina inhibe sus efectos centrales sobre el apetito), como
aumentan la trascripción de por lo menos 80 ge- a la administración de anticuerpos contra CCK, y
nes diferentes que ocasionan un cambio en la pro- confirmado con el modelo de ratas obesas Otsuka
ducción y balance de neurotransmisores. A nivel Long Evans Tokushima, que al carecer de recepto-
hepático se observa una modificación en la pro- res A para CCK no inhiben el apetito tras ingerir
ducción de glucosa en estados de ayuno, y en el volúmenes altos de alimentos y no responden a la
tejido adiposo, musculoesquelético, hígado y cé- administración intravenosa de CCK.48,49
lulas beta del páncreas se modifica el metabolis- El polipéptido pancreático (PP) y el péptido YY
mo de lípidos, y en individuos con resistencia se- (PYY) están constituidos por 36 aminoácidos cada
vera a la insulina, la lipodistrofia generalizada que uno y pertenecen a la misma familia proteica que
presentan puede ser revertida mediante la admi- NPY, pero al contrario de éste, tienen un efecto
nistración de leptina humana recombinante. La anorexigénico. 50
deficiencia de leptina ha sido demostrada sólo en El PP que se sintetiza en el páncreas y es secre-
tres individuos, que mostraron una respuesta sa- tado en respuesta a la ingesta de alimentos (aun-
tisfactoria a la administración de leptina biosinté- que también por la distensión gástrica, el aumen-
tica; pero este tratamiento, aplicado a individuos to del tono vagal y la elevación en las
obesos que producen cantidades normales de lep- concentraciones plasmáticas de glucosa), activa a
tina, no logró una pérdida significativa y sosteni- los receptores Y4 de las neuronas del área postre-
da de peso, ni modificaciones en el patrón de ali- ma que disminuyen el apetito y a los receptores
mentación.36 Y5 del páncreas y la vesícula biliar, disminuyendo
la secreción exocrina del primero y la contracción
de la segunda, en tanto que aumenta la movilidad
Hormonas intestinales
intestinal.51-53
La rápida reducción del apetito que se produce
cuando apenas se está terminando la ingesta de La elevación de las concentraciones plasmáti-
alimentos no solo está regulada por los cambios cas de PP a través de la estimulación de los recep-
en las concentraciones plasmáticas de leptina, in- tores Y1, aumenta el metabolismo basal al incre-
sulina y nutrientes recién absorbidos, sino que re- mentar el consumo de oxígeno y estimular al
quiere la estimulación de un sistema sensor in- sistema nervioso simpático, por lo que sus efectos
testinal que responde a cambios mecánicos y a largo plazo son protectores para el desarrollo de
obesidad. 54,55
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químicos del estómago (siendo más importante
su distensión que el contenido) e intestino del- El PYY se produce en las células endocrinas de
gado y que transmite sus aferentes al sistema ner- la mucosa del íleon y sus concentraciones plasmá-
vioso a través del nervio vago, para que se inte- ticas alcanzan su nivel máximo a los 90 min de
gren con las señales hormonales generadas en las haber empezado a comer, cuando aumentan los
células del sistema endocrino difuso del estóma- niveles sanguíneos de proteínas y grasas transpor-
go e intestino.40-47 tadas por quilomicrones. Sus acciones fisiológicas,

mediadas por receptores Y2 del área postrema y creas inicia la secreción de insulina, que tiene
del núcleo del tracto solitario, son: aumentar la efectos tanto periféricos como en sistema nervioso
absorción de líquidos y electrolitos en el íleon, central.
inhibir la movilidad del intestino, disminuir la se- La administración de insulina a nivel cerebral,
creción gástrica y pancreática exocrina, así como a similitud de lo que sucede con la leptina, dismi-
la contracción de la vesícula biliar. A nivel del nuye el apetito, en tanto que la disminución (ya
núcleo arcuato, los receptores Y2 (y con menor sea por menor concentración o por insensibilidad
impacto los Y1 y Y5) producen disminución del
a nivel del hipotálamo y de la corteza cerebral)
apetito en 21-33% al inhibir la síntesis y secre-
produce hiperfagia. Se han identificado recepto-
ción del NPY, y aumentar la actividad de las neu-
res funcionales para insulina en varias partes del
ronas POMC.54,56
sistema nervioso central, particularmente en neu-
El PYY se encuentra disminuido en pacientes ronas que son sensibles tanto a la concentración
con diabetes tipo 2 que presentan gastroparesis, absoluta de glucosa como a los cambios de con-
en sujetos obesos, y en los primeros días de haber centración, denominadas neuronas sensibles a glu-
realizado una colectomía; en tanto que está ele- cosa, que forman parte activa de las vías de con-
vado en pacientes con pancreatitis crónica, enfer- trol del apetito.67
medad celiaca, diarrea infecciosa aguda, enferme-
Aunque la liberación de insulina no está regu-
dades inflamatorias del intestino, cirugía del
lada por los adipocitos, sus niveles plasmáticos
intestino delgado y a largo plazo cuando se ha rea-
guardan una relación directa con el grado de adi-
lizado colectomía.57
posidad, en tanto que la sensibilidad celular dis-
El péptido similar al glucagón (GLP-1) y la minuye conforme aumenta el peso corporal.68-70
oxintomodulina (Oxm), son sintetizados a partir
de información contenida en el gen del pre-pro- La insulina tiene efectos anoréticos directos, ya
glucagón en células del sistema nervioso central, que inhibe a las neuronas productoras de NPY/
intestino y colon, y sus concentraciones plasmáti- AgRP en el núcleo arcuato; la deficiencia de insu-
cas aumentan en respuesta a la ingesta de alimen- lina se asocia a hiperfagia, la administración in-
tos. 58 traventricular de ésta disminuye la ingesta de ali-
mentos y el peso corporal, y la infusión de
El GLP-1 estimula la liberación de insulina, dis- anticuerpos contra la insulina a nivel del sistema
minuye la secreción ácida del estómago y lentifi- nervioso central, aumenta la ingesta de alimentos
ca el llenado gástrico, en tanto que la Oxm, ac- y el peso corporal.71-74
tuando a través de receptores para GLP-1, para
los que tiene menor afinidad, también disminuye El ratón NIRKO (neural insulin receptor knock
la secreción de ácido por el estómago.59 out), carente de receptores para insulina, exclusi-
vamente a nivel cerebral, es obeso e infértil, pero
El GLP-1 produce sensación de saciedad al acti-
muestra un desarrollo cerebral normal. Lo ante-
var a células del área postrema, en tanto que la Oxm
rior sugiere que la concentración peri-neuronal de
disminuye el apetito al actuar a nivel de los núcleos
insulina, particularmente en las neuronas sensibles
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arcuato y paraventricular del hipotálamo.60-66
a la insulina, forma parte de un mecanismo regu-
lador del apetito que disminuye la ingesta de ali-
Insulina mentos. 19
En cuanto los alimentos que se ingieren son di- En otros modelos animales, se ha evidenciado
geridos, e incluso antes de que sean absorbidos y que algunas mutaciones monogénicas son respon-
lleguen a la circulación entero-hepática, el pán- sables de cambios y alteraciones de la acción de

la insulina sobre el control del apetito. Por ejem- la secreción de NPY por el núcleo arcuato y dis-
plo, la mutación en la proteína Tub disminuye minuye la secreción de CRH, de tal manera que
sus efectos post-receptor, ya que dificulta o blo- a nivel del núcleo paraventricular existirá el bi-
quea la señal de transducción, en tanto que mu- nomio “NPY alto/CRH bajo” que ocasiona au-
taciones en la carboxipeptidasa E, además de pro- mento en la ingesta y disminución del metabo-
ducir un efecto similar, disminuyen la síntesis de lismo basal.76
insulina.75
Melanocortina (MC) y proteína agouti

Hormona liberadora de corticotropina (CRH) La POMC es un péptido precursor que da origen a
Los glucocorticoides no solo tienen un efecto in- múltiples proteínas con acción hormonal y a neu-
hibitorio sobre la producción de hormona de cre- rotransmisores como resultado de un procesamien-
cimiento y de esteroides sexuales, sino que son to postranslacional. La POMC se expresa en múl-
antagónicas para las acciones de estas hormonas tiples tejidos, incluyendo lóbulos anterior e
sobre el tejido adiposo, facilitando la lipogéne- intermedio de la hipófisis, hipotálamo, tracto gas-
sis. La activación crónica del sistema de respues- trointestinal y múltiples sitios sin regulación neu-
ta al estrés, regulado por CRH es responsable rológica aparente, como la placenta, testículos y
tanto del aumento de la adiposidad con acumu- ovarios.
lación preferencial de grasa a nivel abdominal Si bien, a partir de la molécula de POMC se
como de resistencia a la acción de la insulina a pueden producir diferentes hormonas como β-li-
nivel hepático. potropina (β-LPH), ACTH, β-endorfina y los pép-
En modelos animales y en humanos con desnu- tidos α-, β- y γ- de la hormona estimulante de los
trición, al aumentar los niveles de CRH en el nú- melanocitos (MSH), en cada tejido el sitio de la
cleo paraventricular se produce una disminución ruptura proteolítica es específico, y así por ejem-
leve de la sensación de apetito y se incrementa la plo, en la adenohipófisis se da origen a ACTH y
termogénesis, pero si los niveles son bajos se ob- β-LPH, mientras que en hipotálamo se forma α-
serva una intensa hiperfagia.76 MSH y β-endorfina. La α-MSH producida en el
En ratas mantenidas en ayuno previo, la admi- hipotálamo parece ser de tipo no acilado y es res-
nistración intracerebral de leptina en el tercer ponsable de la regulación del apetito y del mante-
ventrículo sólo inhibe la ingesta de alimentos (en nimiento de la homeostasis del peso.77
33% más que en los controles) si existe un au- Las neuronas melanocortinérgicas modifican la
mento en la concentración hipotalámica de CRH, regulación energética por numerosos mecanismos.
en tanto que cuando se administra leptina pero se La estimulación de los receptores para MC, pro-
bloquea el efecto de CRH mediante el uso de un ducida por la ingesta de alimentos y por la lepti-
antagonista específico para esta última, se inhibe na, inhibe la liberación basal de insulina y altera
el efecto de la leptina. Por el contrario, la admi- el metabolismo de carbohidratos probablemente
nistración única del antagonista de CRH no ejer- a través de la estimulación del sistema nervioso
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ce ningún efecto. Estos datos han llevado a postu- simpático, y aumenta el consumo celular de oxí-
lar que parte de los efectos reguladores del apetito geno con el consecuente incremento en la pro-
de la leptina están mediados a través de la esti- ducción de energía.77,78
mulación de CRH. Un modelo de ratón monogénico, llamado “ra-
El incremento de la secreción de CRH ocasio- tón letal amarillo”, manifiesta hiperfagia severa
na hipercortisolismo transitorio, el cual estimula debido a resistencia a MC y disminución del me-

tabolismo basal. Como consecuencia, en las pri- c) MC-3: existen aparentemente sólo en el hi-
meras 6 a 10 semanas de vida, logra duplicar la potálamo, sistema límbico y en el riñón, o en
cantidad de grasa por unidad de peso corporal en las neuronas que inervan al riñón. Se encuen-
relación a animales sanos y desarrolla diabetes tra involucrada en la regulación de la natriu-
mellitus tipo 2 por resistencia a la insulina. Estos resis mediada por γ-MSH.
animales se caracterizan por la sobreexpresión de d) MC-4: se expresa a nivel de los núcleos late-
una proteína naturalmente generada en la piel, ral, ventromedial y paraventricular del hi-
denominada agouti (producida durante el proce- potálamo, así como en diferentes regiones y
so de desarrollo capilar), que funciona como an- núcleos del cerebro, e interviene en la regu-
tagonista natural del receptor para MC, y ocasio- lación de la homeostasis energética y del
na, por lo tanto, el color dorado característico de peso corporal. Cuando no existe el receptor
la piel de estos animales.79 MC-4 en el núcleo arcuato del hipotálamo,
La causa de la sobreexpresión radica en una aún en presencia de concentraciones norma-
deleción de 170 kb en la región 5’ del gen que les o elevadas de leptina, se desarrolla rápi-
codifica a la proteína agouti y que afecta a todo damente obesidad y resistencia a la insulina,
el gen, con excepción de la región promotora, ya que de manera natural la estimulación de
así como al primer exón de un segundo gen, de- este receptor por la MSH, o por otros ligan-
nominado “Raly” (localizado a una distancia muy dos, produce una disminución en la ingesta
corta del extremo 5’ de la región que codifica a de alimentos.
la proteína agouti) expresado de manera ubi- e) MC-5: se ha demostrado en glándulas sebá-
cua en todo el organismo y que codifica la sín- ceas, glándula adrenal, músculo esquelético,
tesis de una proteína que se une al RNA. El re- pulmón, hígado, bazo, piel, adipocitos y mu-
sultado de esta combinación de expresión chos otros tejidos, en los que regula la fun-
génica produce una trascripción proteica exce- ción de las glándulas exocrinas y aparente-
siva que se observa en todos los tejidos exami- mente está involucrada en la regulación de la
nados (incluyendo la región del hipotálamo que temperatura.
contiene tanto neuronas POMC como recepto-
res MC-4) y no solo en la piel, y a la que se le
ha denominado sobreexpresión ectópica de la Las neuronas POMC se encuentran localizadas
proteína agouti. 80 en el núcleo arcuato del hipotálamo, de donde se
proyectan a diversas áreas, incluyendo los núcleos
El estudio de las acciones de la proteína agouti paraventricular y ventromedial, en los que asegu-
ha permitido identificar cinco tipos de recepto- ran un flujo adecuado de α-MSH para los recep-
res para la MC, con funciones claramente dife- tores MC-4 que existen en éstos. Las proyeccio-
rentes: 81,82 nes paraventriculares se encuentran involucradas
en la integración de las vías orexigénicas (NPY) y
anorexigénicas (POMC, insulina, PYY) que pro-
a) MC-1: responde preferentemente a MSH, se
vienen del sistema gastrointestinal y del núcleo
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expresa en piel, y regula la pigmentación de
los epitelios. Es responsable de la formación arcuato.
de eumelanina en un proceso mediado por Cuando existen alteraciones en el gen de la
AMPc. POMC, y no se puede sintetizar la α-MSH, pero
b) MC-2: se produce fundamentalmente en la sí ACTH, se pierde la función de los recepto-
glándula adrenal, e interviene en la respuesta res para MC y los animales presentan obesidad
de esta glándula a la ACTH. debido a hiperfagia intensa, alteraciones para

el control térmico ante temperaturas ambien- gen se encuentra ausente o disminuido en rato-
tales elevadas y disminución de los niveles de nes “ob/ob”, pero su expresión aumenta cuando
cortisol. 83 a estos animales se les aplica leptina biosintéti-
Los humanos identificados con mutaciones de ca, lo que sugiere que la expresión de CART
MC-4 tienen el cabello de coloración rojiza y la depende de la existencia de leptina. Es posible
que la anorexia que se observa con frecuencia
piel blanca, presentan insuficiencia adrenal y
en individuos toxicómanos se deba a la acción
desarrollan rápidamente obesidad, cuya severi-
de esta proteína.36,88
dad es mayor en los homocigotos para la muta-
ción y menor en los heterocigotos (similar a lo
encontrado en roedores). Sin embargo, el estu- Hormona concentradora de melanina
dio en familiares de estos pacientes ha mostra-
Esta hormona es secretada por la adenohipófi-
do que no todos los portadores de mutaciones
sis, e inicialmente se identificó como causante
son obesos, lo que sugiere la existencia de otros
de cambios en la coloración de las escamas de
genes que moderan o compensan el defecto ge-
algunos peces, al inducir migración de las cé-
nético. 84-86
lulas productoras de pigmento. Sin embargo,
Se calcula que en la actualidad, una propor- en mamíferos no desempeña aparentemente
ción significativa de obesidad en humanos (3-5%) ningún papel en la coloración del vello corpo-
puede deberse a la pérdida de la regulación del ral, en tanto que la inyección de MCH en el
apetito debido a mutaciones en el gen que codifi- hipotálamo produce aumento en la ingesta de
ca para el subtipo 4 de los receptores cerebrales alimentos. En condiciones fisiológicas se expre-
para MC.87 sa en la zona lateral del hipotálamo y se han
En el hipotálamo también se produce una pro- identificado dos receptores, denominados SRC-
teína denominada AgRP, codificada en el cromo- 1 y MCHr, que parecen estar acoplados a sis-
soma 16q22 y cuya transcripción es inhibida por temas dependientes de proteínas G. Los ani-
leptina, que es un antagonista natural de la MC y males con mutaciones en el gen son delgados y
actúa como un estimulador de la ingesta de ali- anoréticos. 44
mentos a largo plazo. Tanto AgRP como MSH
compiten por el receptor MC-4, por lo que cuan-
do el ligando del receptor es AgRP, se estimula el Histamina
apetito, en tanto que si MSH se une al receptor, En el hipotálamo, a través de sus receptores en los
se inhibe el apetito.88 núcleos ventromedial y paraventricular, la hista-
mina disminuye la ingesta de nutrientes. En la rata
obesa fa/fa, en la que existe una mutación del gen
Proteína CART del receptor de la leptina, y en el ratón ob/ob,
A partir de cerebros de ratas crónicamente ex- carente de leptina, se ha observado una actividad
puestas a cocaína, se aisló una proteína denomi- disminuida de la enzima histidina descarboxilaxa,
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nada CART (transcripción relacionada con co-
caína y anfetamina), que se expresa en el núcleo
que sintetiza histamina a partir de histidina, y de
la cantidad total de histamina en el hipotálamo,
arcuato del hipotálamo, y que cuando aumenta lo que sugiere que la histamina intrahipotalámica
sus concentraciones ocasiona un decremento en puede ser un mediador de los efectos de leptina
la ingesta de alimentos. Su síntesis y secreción sobre el peso corporal. Además, la histamina ad-
aumentan con el ayuno y disminuyen con la in- ministrada directamente a los ventrículos es ca-
yección periférica de leptina. El RNAm de este paz de estimular la lipólisis periférica.89

Aumento del apetito y en el núcleo paraventricular del hipotálamo pro-

Cuando el individuo se encuentra en períodos de duce un aumento del apetito. La forma no acilada
ayuno prolongado o las reservas de energía son de la ghrelina tiene otros efectos, como por ejem-
potencialmente menores al gasto estimado en el plo, aumentar la supervivencia de células endote-
siguiente período de tiempo, se desencadena una liales y de miocitos.91-94
respuesta a nivel de tracto gastrointestinal y del Tanto en modelos animales como en humanos,
sistema nervioso central, que tiene como finali- la administración crónica de ghrelina mantiene
dad asegurar la ingesta inmediata o en el corto una ingesta 128% mayor a la ideal, independien-
plazo de nutrientes. temente de que las reservas de carbohidratos y lí-
pidos intracelulares se encuentren en niveles ele-
vados, y permite el desarrollo de una adiposidad
Proteína Mahogany
creciente al aumentar al cociente respiratorio sólo
Otro modelo de roedores obesos monogénicos es a partir de carbohidratos, ya que la cantidad y
el denominado Mahogany, debido al color caoba velocidad de oxidación de las grasas del tejido
de su piel. De manera característica, en estos ani- adiposo se mantiene igual o incluso menor de la
males la sobrealimentación o la ingesta de dietas observada en condiciones basales. La sensibilidad
ricas en grasas no produce sobrepeso. a ghrelina es mayor en los humanos que en los
El gen regula la síntesis de una proteína simple roedores, ya que para lograr un aumento signifi-
que se localiza dentro de la membrana celular cativo de la ingesta calórica, en los primeros se
(transmembrana) y que se expresa en distintas re- requiere que las concentraciones plasmáticas de
giones del cerebro pero no en el hipotálamo. Su esta proteína se encuentren al doble de las consi-
función específica se desconoce, e independien- deradas como fisiológicas, en tanto que en los se-
temente del control sobre la regulación del apeti- gundos se requieren concentraciones 15 veces su-
to, actúa sobre la selección de alimentos que se periores a las basales.95,96
prefiere ingerir de acuerdo a las características
Las concentraciones plasmáticas de ghrelina
hedónicas de éstos (color, olor, sabor, textura,
aumentan durante el ayuno y disminuyen rápi-
temperatura, etc.).90
damente cuando el estómago recibe alimentos,
por lo que se ha sugerido que esta hormona de-
Ghrelina termina el momento de iniciar la ingesta, aun-
que otros estudios proponen que es el contenido
Esta proteína de 28 aminoácidos que contiene una
calórico ingerido (independiente del aumento de
cadena acilada unida a la serina de la posición 3
glucosa plasmática y de la secreción de insuli-
(vital para sus efectos orexigénicos), es liberada
na), lo que determina la disminución de su pro-
por las glándulas gástricas y estimula la ingesta de
ducción. 97-101
alimentos a corto plazo cuando se administra de
manera exógena. Si bien, el nombre del péptido Sus efectos orexigénicos están mediados por las
se debe a que cuando se une a los receptores GHS neuronas productoras tanto de NPY como de
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de los somatotropos hipofisarios produce un epi-
sodio de liberación de hormona de crecimiento
AgRP, ya que los animales transgénicos carentes
de ambos son insensibles a los efectos de la ghreli-
similar al observado cuando existe hormona hi- na para aumentar el apetito, y los estudios en los
potalámica liberadora de hormona de crecimien- que se administran anticuerpos contra NPY y con-
to (GRH), la ghrelina es la única hormona produ- tra AgRP de manera simultánea muestran una fal-
cida por el tracto gastrointestinal que al unirse a ta de acción de la ghrelina sobre la ingesta de ali-
receptores GHS localizados en el núcleo arcuato mentos. 102,103

Neuropéptido Y como indirectas (aumento de neurotransmisores

El NPY fue descubierto en 1982 y ejerce una gran que estimulan el apetito), pero por sí mismo no es
cantidad de funciones, regulando múltiples vías capaz de modificar la ingesta de alimentos, y de
neuronales. Ha sido implicado en la capacidad de hecho requiere que los mediadores responsables
aprendizaje, memoria, epilepsia, ritmos circadia- de frenar la ingesta (leptina, CRH, NPY, histami-
nos, ansiedad, regulación térmica y liberación de na, etc.) disminuyan sus concentraciones.54,56,105
hormonas de la adenohipófisis (adrenocorticotró-
pica, luteinizante y del crecimiento). Uno de los
efectos mejor caracterizados de este neuropépti- Orexinas
do es su papel en la regulación de la conducta Al estudiar la diferencia en la producción de neu-
nutricional, modificando el consumo de alimen- rotransmisores y de sus receptores entre ratones “ob/
tos, la secreción de insulina, la liberación hepáti- ob” y ratones normales, se han identificado varios
ca de glucosa, la actividad de la lipasa lipoprotei- genes cuyos productos semejan a los receptores G-
ca y la termogénesis. acoplados, dentro de los cuales se encuentran las
proteínas orexina A y orexina B y sus receptores,
El contenido de NPY, el más potente agente
que están involucrados en la unión de neuropépti-
orexigénico conocido, así como la respuesta bio-
dos a las membranas celulares. Estas proteínas au-
lógica a este neurotransmisor son mayores a nivel
del núcleo paraventricular, en donde inicia la vía mentan la expresión hipotalámica en animales so-
neurocitoquímica que produce un aumento en la metidos a ayuno, y la administración de orexina
sensación de apetito, pero también modifica la recombinante aumenta la ingesta de alimento en
secreción de insulina y causa hiperinsulinemia. animales sanos. En el modelo experimental, las ce-
pas de ratones carentes del gen desarrollan narco-
En modelos animales, su administración se aso- lepsia, y se ha identificado que tanto los humanos
cia con un aumento muy importante de la ingesta como los perros que cursan con narcolepsia pre-
de alimentos y desarrollo de obesidad por la com- sentan mutaciones en este gen. Ambas orexinas se
binación de sobrenutrición, aumento en la activi- expresan en las células laterales del hipotálamo y
dad de la lipasa lipoproteica del tejido adiposo son moduladas por la leptina.33,88
(que facilita la acumulación de triglicéridos) y
disminución del metabolismo basal. Hasta la fe-
cha se han identificado seis tipos de receptores que Sistema endocanabinoide
se expresan en el núcleo arcuato del hipotálamo A través de efectos en el sistema nervioso central
(Y-1 a Y-6) y que intervienen en la regulación del y a nivel periférico, contribuye a mantener la ho-
peso corporal. meostasis del balance de energía y la termogéne-
Al parecer existe una función contrarregulado- sis, al regular la ingesta de alimentos y resaltar las
ra entre el NPY y la leptina, ya que los ratones características hedónicas agradables (particular-
“ob/ob” (deficientes de leptina), presentan un au- mente de los sabores dulces), e interviene en el
mento en la expresión de NPY, y la administra- metabolismo de glucosa y de lípidos, aunque tam-
ción de leptina a éstos causa un descenso en la bién participa en la modulación del estado de áni-
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expresión de este péptido. Por otro lado, en rato- mo, memoria, aprendizaje, inducción y regulación
nes sanos la administración de NPY disminuye la del sueño, tono vascular, percepción y respuesta
expresión de receptores para leptina en la mem- al dolor, y en la respuesta inmune e inflamato-
brana celular del núcleo arcuato.104,105 ria. 106-109
El efecto orexigénico del NPY depende tanto El estudio de este sistema inició con el aisla-
de acciones directas (estimulación de receptores) miento del tetrahidro-canabinol (THC) y la anan-

damida, dos de los 66 constituyentes activos de la La disminución del gasto energético puede es-
marihuana (Cannabis sativa), a partir de 1964, y tar implicada en el desarrollo de obesidad en al-
posteriormente se ha demostrado que estos ligan- gunos casos, si bien es probable que deba acom-
dos son neurotransmisores de tipo inhibitorio que pañarse de otros determinantes genéticos o
se acoplan a la proteína G para modular negati- ambientales, pero en parte está relacionada con
vamente la actividad de la adenilciclasa y la pro- una menor capacidad para la oxidación de áci-
teína cinasa mitógeno-activada a través de su dos grasos y con una actividad termogénica dis-
unión con dos tipos de receptores: el BC-1, loca- minuida. 119
lizado en ganglios basales, cerebelo, hipófisis, hi- La regulación del gasto energético se lleva a
potálamo, sistema límbico, tejido adiposo, tracto cabo tanto a nivel celular (transportadores de glu-
gastrointestinal, suprarrenales, ganglios simpáti- cosa, receptores hormonales, etc.) como sistémi-
cos, corazón, pulmón, hígado y vejiga; y el BC-2, co (metabolismo basal).
que se encuentra predominantemente en el siste-
ma inmune (bazo y células mieloides), pero tam-
bién en la microglia cerebelar y en retina.110-112 Transportadores de glucosa (GluT)
El receptor BC-1 inhibe los canales de calcio La cantidad de glucosa que ingresa a las células, y
N y P/Q, y abre los canales de potasio, lo que la velocidad con lo que se produce esta capta-
disminuye la liberación de neurotransmisores y ción, está determinada por proteínas específicas
explica algunas de sus funciones, como aumento denominadas GluT, de los que se conocen varios
de la lipogénesis, disminución de la secreción de subtipos, que si bien son ubicuos cada uno, pre-
adiponectina, aumento del apetito a nivel del hi- domina de manera específica en un tejido en par-
potálamo y disminución de los mediadores gas- ticular y se encuentran involucrados de manera
trointestinales que producen saciedad.113,114 indirecta en la regulación de la velocidad con la
El uso de antagonistas del receptor BC-1 ha que se llevan a cabo las vías anabólicas y metabó-
mostrado ser eficaz, no solo en disminuir el apeti- licas de la glucosa.
to en sujetos obesos, sino también en aumentar el El GluT-1 está presente en todos los tejidos y
metabolismo basal y los niveles de adiponectina, es un componente importante del transporte de
y en disminuir la resistencia a la insulina y los ni- glucosa a través de la barrera hemato-encefálica.
veles séricos de insulina y triglicéridos.115-118
La isoforma GluT-3 es también ubicua y es el prin-
cipal GluT en la membrana neuronal. Tanto GluT-
Control del gasto energético 1 como GluT-3 tienen una gran afinidad por la
glucosa y una constante de disociación (KM) muy
La regulación del peso corporal es importante
baja (1-2 mM ó 18-36 mg/dL), lo que les permite
porque la ingesta de nutrientes en el ser humano
mantener el aporte de glucosa al sistema nervioso
es discontinua e implica el desarrollo de mecanis-
central de manera continua, aun cuando las con-
mos para almacenar energía en las fases postpran-
centraciones plasmáticas de ésta sean bajas.120
diales (digestión y absorción de nutrientes, gluco-
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genogénesis y lipogénesis) y para su liberaciónLa familia de GluT-2 se ha identificado sólo
en hepatocitos y células β del páncreas y su alta
durante las fases de ayuno (glucogenólisis, lipóli-
sis y gluconeogénesis). Estos mecanismos deben KM (15 a 20 nM) evita que el transporte se satu-
estar adaptados a los requerimientos energéticos re cuando las concentraciones de glucosa plas-
para mantener el metabolismo basal y la termogé- mática se elevan durante el período postprandial,
nesis, permitir la actividad física y asegurar el cre- además de asegurar el flujo bidireccional de glu-
cimiento. cosa dependiendo de sus concentraciones extra

e intracelulares, lo que favorece que el hígado triglicéridos. Lo anterior explica por qué en es-
sea un productor de glucosa en el período post- tos casos, ante un consumo elevado de nutrien-
absortivo en tanto que capte grandes cantidades tes, se favorece el desarrollo y mantenimiento de
de glucosa en el período postprandial. En el pán- una adiposidad creciente.
creas, junto con la glucocinasa, regulan la secre-
ción de insulina. En los tejidos en los que no se
expresa este transportador, la captación celular Receptor de insulina
de glucosa es un paso limitante en el metabolis- La insulina, al unirse con su receptor, favorece
mo de la glucosa.120 tanto la fosforilación del mismo como la fosforila-
ción del receptor para el sustrato de insulina, even-
La isoforma GluT-4 es la principal GluT en los
tos indispensables para que se produzcan los efec-
adipocitos y en células del músculo estriado esque-
tos metabólicos. En algunos individuos obesos se
lético. Esta isoforma tiene una KM de 5 nM (90
ha demostrado que existe una disminución de la
mg/dL) que corresponde a la concentración nor-
fosforilación del receptor de insulina y de la velo-
mal de glucosa en el estado basal, por lo que la
cidad de fosforilación del receptor para el sustra-
captación celular de glucosa es el principal paso
to de insulina, lo que en ambos casos conlleva a
limitante en su metabolismo. Una característica de
la disminución de su actividad y genera un estado
esta isoforma es que se encuentra secuestrada en
de resistencia parcial a la acción de la insulina.
un compartimento microsomal y su transporte a la
Como consecuencia de esto, la glucógeno-sinte-
membrana celular externa es dependiente de insu-
tasa permanece desfosforilada (forma activa), y la
lina a través de las señales generadas por la unión
piruvato-deshidrogenasa no se desfosforila (forma
de esta hormona con su receptor. La contracción
inactiva), eventos que se asocian con un menor
muscular tiene una acción sinérgica con la insuli-
metabolismo oxidativo de la glucosa y aumento
na, ya que la liberación de calcio del retículo sar-
de los depósitos de glucógeno. Estas modificacio-
coplásmico, y su unión a la calmodulina, activa una
nes metabólicas pueden acompañarse (aunque no
cascada de eventos que culmina con una mayor
forzosamente) de cambios en la producción de
translocación de GluT-4 a la membrana y reduce
malonin-CoA, aumento de la actividad de la en-
la cantidad necesaria de esta hormona para esti-
zima málica y aumento en la actividad de la sinte-
mular la entrada de glucosa a la célula.120
tasa de ácidos grasos, lo cual favorece la forma-
En individuos obesos se ha observado una me- ción de triglicéridos en el tejido adiposo.121-123
nor cantidad de GluT-4 en las células musculares,
Algunos estudios realizados en sujetos con obesi-
con la consecuente disminución de la captación
dad androide, hiperinsulinemia y resistencia a la in-
de glucosa y sustratos para el metabolismo oxida-
sulina, señalan que es frecuente encontrar alteracio-
tivo, en tanto que aumentan su número en los
nes en la región hipervariable del gen de la insulina,
adipocitos, lo que se ha relacionado con hiperpla-
particularmente en el alelo clase 3, lo que modifica
sia sin hipertrofia de los mismos.120 la velocidad de unión con su receptor y disminuye
La menor utilización de energía por el múscu- las fosforilaciones intracelulares. Otros señalan que
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lo produce a corto plazo un descenso en los re-
querimientos energéticos, en tanto que la capta-
existen alteraciones en el receptor para glucocorti-
coides codificado en el cromosoma 11.124,125
ción de glucosa por el tejido adiposo durante el
estado postprandial y postabsortivo (favorecida
por el menor consumo muscular), cuando el ba- Receptores adrenérgicos en el tejido adiposo
lance de energía es positivo y las concentracio- El adipocito es una célula diana para la acción de
nes de insulina son altas, favorece la síntesis de una gran cantidad de hormonas y neurotransmi-

sores, y es particularmente rica en receptores para mo oxidativo. En un niño que nace a término y
las catecolaminas, de los cuales al menos cinco con un peso superior a los 2.5 kg, la temperatura
tipos diferentes de receptores han sido descritos. crítica inferior es de 33 °C durante dos días, 32
Los receptores alfa se encuentran implicados en °C hasta los seis meses de edad, 31 °C de los seis a
la regulación de la división y diferenciación celu- los 12 meses, 30 °C del año a los dos años, 29 °C
lar a partir de las células precursoras, en tanto que de los dos a los siete años y 28 °C de los siete años
los beta regulan tanto el almacenamiento de tri- en adelante.
glicéridos o lipogénesis como la liberación de ener- El cerebro, hígado, corazón y riñones (que tie-
gía o lipólisis. nen en conjunto un peso equivalente a 6% del
En algunos sujetos obesos se han demostrado cuerpo) utilizan 66% de la energía obtenida a tra-
alteraciones estructurales en el receptor β3-adre- vés del metabolismo basal, en tanto que el tejido
nérgico expresado por el tejido adiposo (muta- muscular con un peso de 40 a 50% del corporal
ción sin sentido en el codon 64), que ocasiona total, utiliza de 25 a 30%.
una disminución de la oxidación de lípidos y de la Durante la infancia y la adolescencia, es impor-
energía utilizada en la termogénesis.126 tante considerar que a los requerimientos energé-
ticos del adulto se le debe agregar el consumo
obligado del crecimiento, que puede variar entre
Metabolismo basal 1.2 y 7.2 kcal por cada gramo de tejido formado
El metabolismo basal consiste en los requerimien- (con una media de 5 kcal ó 21 kilojoules). De
tos de producción de energía para mantener la este gasto, 8.4 a 9.2% se utiliza en el trabajo de
temperatura
ESTE corporal
DOCUMENTO por arriba POR
ES ELABORADO de laMEDIGRA-
temperatu- síntesis de novo, 30 a 40% en el trabajo osmótico
ra ambiental media, y que permite asegurar el su-
PHIC y 40 a 50% en la producción de calor extra para
ministro energético de los tejidos en reposo. asegurar que la velocidad de crecimiento y de re-
Debe tomarse en cuenta que el ambiente es plicación celular se lleven a cabo. Estas diferen-
capaz de aumentar o disminuir la temperatura cor- cias dependen tanto de la edad como del tipo de
poral y que, por lo tanto, la producción de calor sustancia formada, y así, para sintetizar 1 g de pro-
dependerá con las condiciones climatológicas, teína se requieren 8.7 kcal, en tanto que la ga-
existiendo una relación inversamente proporcio- nancia de 1 g de grasa necesita 12 kcal. Por otro
nal entre la temperatura ambiental y las necesida- lado, aproximadamente 23% de la energía ingeri-
des de termogénesis del organismo. da se utiliza para el crecimiento en los primeros
tres meses de la vida, pero este requerimiento dis-
Existe por lo tanto una temperatura ambiental minuye a 6% al final del primer año y a 2% a los
por debajo de la cual un organismo termorregu- cinco años de edad.
lante en reposo debe aumentar la tasa de produc-
ción metabólica de calor, denominada “tempera- Cuando se compara a sujetos obesos con delga-
tura crítica inferior”; las variaciones individuales dos, se observa que los primeros tienen necesida-
dependen de la edad, y en los recién nacidos, de des energéticas sensiblemente menores, y que se
caracterizan por: un metabolismo basal en prome-
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la edad gestacional y del peso alcanzado. Por ejem-
plo, un neonato a término gasta 62 kcal/m2/hora dio 22% menor; la cantidad de kcal gastadas por
si la temperatura ambiental es superior a 35 °C, gramo de tejido magro formado es 40% menor; la
pero si ésta es inferior a 20 °C el gasto energético termogénesis en ejercicio con actividad física
se eleva hasta 182 kcal/m2/hora, lo cual requiere máxima es 25 a 30% menor, y requiere hasta 45%
del aumento hasta casi el triple de su metabolis- menos para realizar ejercicio submáximo.127-133

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Interacciones entre células y el ambiente extracelular 129
de un tejido, las células de distintos tejidos dentro de un órgano y

las células de diferentes órganos, interactúan entre sí por medio de
Investigación de caso reguladores químicos secretados hacia el ambiente extracelular.
Jessica, estudiante de fisiología, dice que
bebe agua constantemente y que aun así siempre tiene
sed. Durante un ejercicio en el laboratorio de fisiología Líquidos corporales
que comprendió análisis de su orina, descubre que ésta
El contenido de agua del cuerpo se divide en dos compartimien-
contiene cantidades medibles de glucosa. Alarmada,
tos. Alrededor de 67% del agua corporal total está contenido
acude con su médico, quien realiza análisis de su sangre
dentro de las células, en el compartimiento intracelular; el
y orina, y obtiene un electrocardiograma (ECG). 33% restante se encuentra en el compartimiento extracelular.
Algunos de los términos y conceptos nuevos que Alrededor de 20% de este líquido extracelular está contenido
encontrará incluyen: dentro de los vasos del sistema cardiovascular, donde constituye
■ Hiperglucemia, glucosuria e hiperpotasemia. la porción líquida de la sangre, o plasma sanguíneo.
■ Osmolalidad y presión osmótica. La sangre transporta oxígeno desde los pulmones hacia las
células del cuerpo, y dióxido de carbono desde las células del
cuerpo hacia los pulmones. También transporta nutrientes deri-
vados de los alimentos en el intestino hacia las células del cuerpo;
otros nutrientes entre órganos (como glucosa desde el hígado
6.1 AMBIENTE EXTRACELULAR hacia el cerebro, o ácido láctico desde los músculos hacia el
El ambiente extracelular que rodea a las células consta de hígado); desechos metabólicos desde las células del cuerpo hacia
el hígado y los riñones para eliminación en la bilis y la orina, res-
un compartimiento líquido en el cual las moléculas están
pectivamente, y moléculas reguladoras llamadas hormonas desde
disueltas, y una matriz de polisacáridos y proteínas que glándulas endocrinas hacia las células de sus órganos blanco.
dan forma a los tejidos. Las interacciones entre los am- El 80% restante del líquido extracelular está localizado
bientes intracelular y extracelular ocurren a través de la fuera del sistema vascular, y constituye el líquido tisular,
membrana plasmática. también llamado líquido intersticial. Este líquido está conte-
nido en la matriz extracelular parecida a gel, como se describe
en la sección que sigue. La distribución de líquido corporal se
R E S U LTA D O S D E L A P R E N D I Z A J E ilustra en la figura 14-8, junto con una exposición sobre el sis-
Después de estudiar esta sección, debe ser capaz de: tema cardiovascular. Esto se debe a que el líquido intersticial
se forma de manera continua a partir del plasma sanguíneo, y
✔ Describir los temas tratados en la fisiología humana. regresa de manera continua a este último por medio de meca-
✔ Describir las características del método científico. nismos descritos en el capítulo 14 (figura 14-9). El oxígeno, los
nutrientes y las moléculas reguladoras que viajan en la sangre
primero deben pasar hacia el líquido intersticial antes de llegar
El ambiente extracelular incluye todos los constituyentes del a las células corporales; los productos de desecho y las secre-
cuerpo ubicados fuera de las células. Las células del cuerpo deben ciones hormonales provenientes de las células deben pasar
recibir nutrición desde el ambiente extracelular, y liberar sus pro- primero hacia el líquido intersticial antes de alcanzar el plasma
ductos de desecho hacia este último. Además, las diferentes células sanguíneo (figura 6-1).
Membrana epitelial
Lámina
(membrana basal)
Glucoproteínas y
proteoglucanos de Fibras de
la matriz extracelular proteína
Líquido colagenosas
intersticial
Sangre Fibras de
proteína de
elastina
Capilar
sanguíneo
Figura 6-1 El ambiente extracelular. El ambiente extracelular contiene líquido tisular intersticial dentro de una matriz de glucoproteínas y
proteoglucanos. El líquido intersticial se deriva del plasma sanguíneo que se filtra a través de los poros (que no se muestran) entre las células de las
paredes de los capilares, y suministra nutrientes y moléculas reguladoras a las células de los tejidos. El ambiente extracelular está apoyado por
fibras de proteína colágeno y elastina, que también forman la lámina basal por debajo de las membranas epiteliales.
130 Capítulo 6
Matriz extracelular que se extienden desde el citoesqueleto dentro de una célula,

a través de su membrana plasmática, y hacia la matriz extra-
Las células que componen los órganos del cuerpo están embe- celular. Al unirse a componentes dentro de la matriz, sirven
bidas dentro del material extracelular de tejidos conjuntivos como un tipo de “pegamento” (o molécula de adhesión) entre
(figura 6-1); este material recibe el nombre de matriz extrace- las células y la matriz extracelular. Más aún, al unir física-
lular y consta de las fibras de proteína colágeno y elastina mente el compartimiento intracelular al extracelular, sirven
(figura 2-29), así como una sustancia fundamental parecida a para transmitir señales entre estos dos compartimientos (o
gel. El líquido intersticial ya mencionado existe principalmente integrar estos dos compartimientos; de ahí el origen del tér-
en el gel hidratado de la sustancia fundamental. mino integrina). Por medio de estas interacciones las integri-
Aunque la sustancia fundamental al parecer carece de nas ayudan a impartir una polaridad a la célula, de modo que
forma (es amorfa) cuando se ve al microscopio, en realidad es un lado se distingue desde los puntos de vista ultraestructural
una organización compleja y muy funcional de moléculas enla- y funcional del otro (el lado apical del lado basal, por ejem-
zadas químicamente a las fibras de proteína extracelulares de plo). Afectan la adherencia celular en un tejido, y la capacidad
colágeno y elastina, así como a los carbohidratos que cubren la de ciertas células para ser móviles, así como la capacidad de
superficie externa de la membrana plasmática de la célula las células para proliferar en sus tejidos. Despierta interés que
(figura 3-2). El gel está compuesto de glucoproteínas (proteínas ciertos venenos de serpientes lentifican la coagulación de la
con muchas cadenas laterales de azúcares) y moléculas llama- sangre al bloquear sitios de unión a integrina en las plaquetas
das proteoglucanos. Estas moléculas (antes llamadas mucopo- sanguíneas, lo que evita que se peguen una a otra (la sección
lisacáridos) están compuestas principalmente de polisacáridos 13.2 presenta una exposición de la coagulación de la sangre).
y tienen un contenido alto de moléculas de agua unidas.
Las fibras de colágeno y elastina se han comparado con
las barras de hierro de refuerzo en el concreto: proporcionan Categorías de transporte a través
fuerza estructural a los tejidos conjuntivos. Un tipo de colá-
geno (colágeno IV; hay alrededor de 15 tipos diferentes cono-
de la membrana plasmática
cidos) contribuye a la lámina basal (o membrana basal) que Puesto que el líquido extracelular es plasma sanguíneo o se
está por debajo de las membranas epiteliales (figura 1-12). Al deriva de este último, el término membrana plasmática se usa
formar enlaces químicos entre los carbohidratos en la superfi- para describir la membrana alrededor de las células que separa
cie externa de la membrana plasmática de las células epitelia- el compartimiento intracelular del extracelular. Las moléculas
les, y las glucoproteínas y proteoglucanos de la matriz en los que se mueven desde la sangre hacia el líquido intersticial, o
tejidos conjuntivos, la lámina basal ayuda a unir estrechamente moléculas que se mueven dentro del líquido intersticial entre
el epitelio a sus tejidos conjuntivos subyacentes (figura 6-1). diferentes células, finalmente deben tener contacto con la
La superficie de la membrana plasmática de la célula con- membrana plasmática que rodea a las células. Algunas de estas
tiene proteínas unidas a cadenas de polisacárido particulares, moléculas pueden tener la capacidad de penetrar en la mem-
que afectan las interacciones entre la célula y su ambiente brana, no así otras. De modo similar, algunas moléculas intra-
extracelular. Las integrinas son una clase de glucoproteínas celulares pueden penetrar (“permear”) la membrana plasmática
y otras no lo consiguen, por lo que se dice que la membrana
plasmática es selectivamente permeable.
APLICACIÓN CLÍNICA La membrana plasmática por lo general no es permeable a
proteínas, ácidos nucleicos y otras moléculas necesarias para la
Hay una importante familia de enzimas que pueden descompo-
estructura y función de la célula; sin embargo, es permeable a
ner las proteínas de matriz extracelulares. Estas enzimas se cono-
cen como metaloproteinasas de matriz (MMP) debido a su
muchas otras moléculas, lo que permite el tráfico bidireccional
necesidad de un cofactor ion de zinc. Las MMP se requieren para de nutrientes y desechos necesario para sostener el metabo-
la remodelación tisular (p. ej., durante el desarrollo embrionario o lismo. La membrana plasmática también muestra permeabili-
durante la cicatrización de las heridas), y para la migración de las dad selectiva a ciertos iones; esto permite que las corrientes
células fagocíticas y otros leucocitos durante la batalla contra la electroquímicas a través de la membrana se usen para la pro-
infección. Las MMP son secretadas como enzimas inactivas y ducción de impulsos en las células nerviosas y musculares.
luego se activan extracelularmente; sin embargo, pueden contri- Los mecanismos comprendidos en el transporte de molécu-
buir a los procesos de enfermedad si se producen o se activan de las y iones a través de la membrana plasmática pueden clasifi-
manera inadecuada. Por ejemplo, las células de cáncer que se carse de diferentes maneras. Una manera es agrupar los diferentes
vuelven invasivas (que metastatizan, o se diseminan a partir de procesos de transporte en aquellos que requieren transportadores
diferentes localizaciones) producen MMP activas, que pueden de proteínas de membrana (sección 6.3) y los que no utilizan
degradar el colágeno de la lámina basal y permitir la migración de transportadores de membrana, como se lista a continuación.
las células cancerosas. La destrucción de la proteína de cartílago
en la artritis puede también involucrar la acción de estas enzimas, 1. Transporte mediado por transportador
y las MMP se han implicado en la patogenia de tales enfermeda- a. Difusión facilitada
des neurales como esclerosis múltiple, enfermedad de Alzheimer b. Transporte activo
y otras. Por tanto, los científicos intentan desarrollar fármacos 2. Transporte no mediado por transportador
que pueden tratar estas y otras enfermedades mediante el blo- a. Difusión simple (difusión que no está mediada por
queo selectivo de diferentes metaloporoteinasas de matriz. transportador) de moléculas liposolubles a través de
las capas de fosfolípido de la membrana plasmática
Los nervios motores del SNA inervan órganos cuyas fun-

ciones por lo general no están bajo control voluntario. Los
Investigación de caso efectores que muestran respuesta a la regulación autonómica
Cathy tiene asma y tuvo que usar su inhala- comprenden músculo cardiaco (el corazón), músculos lisos
dor antes de presentar su examen de fisiología. Más y glándulas. Estos efectores forman parte de los órganos visce-
tarde, en el laboratorio de fisiología, midió su frecuencia rales (órganos dentro de las cavidades corporales) y de vasos
del pulso y su presión arterial, y encontró que estaban sanguíneos. Los efectos involuntarios de la inervación por el
más altas que lo habitual. La siguiente semana, después SNA contrastan con el control voluntario de los músculos es-
de administrar algunos fármacos (adrenalina, atropina y queléticos por medio de neuronas motoras somáticas.
otros) en el corazón de una rana, presentó cefalea in-
tensa y boca seca. Cuando se miró al espejo notó que
sus pupilas estaban dilatadas.
Algunos de los términos y conceptos nuevos que Neuronas del SNA
encontrará comprenden: Las neuronas del sistema nervioso periférico (SNP) que con-
■ Efectos adrenérgicos y lucha o huida ducen impulsos desde el sistema nervioso central (SNC) se
■ Receptores alfa y beta-adrenérgicos y sus agonistas conocen como neuronas motoras, o eferentes (sección 7.1).
y antagonistas Hay dos categorías principales de neuronas motoras: somáti-
■ Efectos colinérgicos muscarínicos y atropina cas y del SNA. Las neuronas motoras somáticas tienen su
cuerpo celular dentro del SNC, y envían axones hacia múscu-
los esqueléticos, que por lo general están bajo control volunta-
rio. Esto se describió en forma breve en la figura 8-28 en la
9.1 CONTROL NEURAL sección sobre el arco reflejo. El control de músculos esqueléti-
DE EFECTORES INVOLUNTARIOS cos por neuronas motoras somáticas se comenta a fondo en la
El sistema nervioso autónomo (SNA) ayuda a regular las sección 12.5.
A diferencia de las neuronas motoras somáticas, que con-
actividades del músculo cardiaco, los músculos lisos y
ducen impulsos a lo largo de un axón único desde la médula
glándulas. En esta regulación, los impulsos se conducen espinal hasta la unión neuromuscular, el control motor del
desde el SNC mediante un axón que hace sinapsis con SNA comprende dos neuronas en la vía eferente (figura 9-1 y
una segunda neurona del SNA. Es el axón de esta se- cuadro 9-1). La primera de estas neuronas tiene su cuerpo
gunda neurona en la vía el que inerva los efectores invo- celular en la sustancia gris del encéfalo o la médula espinal. El
luntarios. axón de esta neurona no inerva de manera directa el órgano
efector, sino que hace sinapsis con una segunda neurona den-
tro de un ganglio del SNA (un ganglio es un conjunto de cuer-
pos celulares fuera del SNC). Así, la primera neurona se llama
R E S U LTA D O S D E L A P R E N D I Z A J E
neurona preganglionar. La segunda neurona en esta vía, lla-
Después de estudiar esta sección, debe ser capaz de: mada neurona posganglionar, tiene un axón que se extiende
desde el ganglio del SNA hasta un órgano efector, donde hace
✔ Describir la organización de las neuronas motoras del sinapsis con su tejido blanco (figura 9-1).
sistema nervioso autónomo.
Las fibras del SNA preganglionares se originan en el
✔ Describir cómo la regulación neural de los músculos mesencéfalo y el rombencéfalo, y en los niveles torácico supe-
lisos y cardiaco difiere de la regulación neural de los
músculos esqueléticos. rior al cuarto sacro de la médula espinal. Los ganglios del SNA
están ubicados en la cabeza, el cuello y el abdomen; las cade-
Ganglio
SNC autonómico
Efector
Figura 9-1 El SNA tiene involuntario
neuronas preganglionares y
posganglionares. Las neuronas
preganglionares del SNA tienen cuerpos
celulares en el SNC, mientras que las
posganglionares tienen cuerpos celulares Músculo
dentro de los ganglios del SNA. Las liso
divisiones simpática y parasimpática
difieren en las ubicaciones particulares de
Neurona Neurona
sus cuerpos celulares de neuronas
preganglionar posganglionar
preganglionares dentro del SNC, y en la
ubicación de sus ganglios.
240
Sistema nervioso autónomo 241
Cuadro 9-1 | Comparación del sistema motor somático y el sistema motor del SNA
Característica Motor somático Motor del SNA
Órganos efectores Músculos esqueléticos Músculo cardiaco, músculo liso y glándulas
Presencia de ganglios No hay ganglios Cuerpos celulares de fibras posganglionares del SNA
ubicados en ganglios paravertebrales,
prevertebrales (colaterales) y terminales
Número de neuronas desde el SNC hacia el Una Dos

efector
Tipo de unión neuromuscular Placa terminal motora especializada No hay especialización de la membrana
postsináptica; todas las áreas de células de
músculo liso contienen proteínas receptoras para
neurotransmisores
Efecto del impulso nervioso sobre el Sólo excitador Excitador o inhibidor

músculo
Tipo de fibras nerviosas De conducción rápida, gruesas (9 a Conducción lenta; las fibras preganglionares están
13 μm) y mielinizadas ligeramente mielinizadas pero son delgadas (3 μm);
las fibras posganglionares son amielínicas y muy
delgadas (de alrededor de 1.0 μm)
Efecto de la denervación Parálisis flácida y atrofia El tono y la función musculares persisten; las células
blanco muestran hipersensibilidad por denervación
nas de ganglios del SNA también son paralelas a los lados A diferencia de los músculos esqueléticos, que entran en
derecho e izquierdo de la médula espinal. El origen de las un estado de parálisis flácida y atrofia cuando se cortan sus
fibras preganglionares y la ubicación de los ganglios del SNA nervios motores, los efectores involuntarios son un poco inde-
ayudan a distinguir las divisiones simpática y parasimpática pendientes de su inervación; por ejemplo, los músculos lisos
del SNA, que se comentan más adelante en este capítulo. mantienen un tono (tensión) en reposo en ausencia de estimu-
Las neuronas sensoriales que conducen información des- lación nerviosa. De hecho, el daño de un nervio del SNA hace
de las vísceras para reflejos nerviosos del SNA pueden tener que su tejido blanco sea más sensible que lo normal a agentes
las mismas características anatómicas que las involucradas en estimuladores; este fenómeno se llama hipersensibilidad por
reflejos motores somáticos (figura 8-28). Es decir, la informa- denervación. Esos cambios compensadores pueden explicar
ción sensorial entra a la médula espinal en las raíces dorsales por qué, por ejemplo, la capacidad de la mucosa del estómago
de los nervios espinales. Sin embargo, en lugar de eso, algo de para secretar ácido puede restituirse después de que se ha cor-
información sensorial visceral importante puede entrar al en- tado su aporte neural proveniente del nervio vago. (Este pro-
céfalo en pares craneales. Por ejemplo, axones sensoriales en cedimiento se llama vagotomía, y a veces se efectúa como un
los pares craneales IX y X llevan hacia el encéfalo información tratamiento para úlceras.)
sobre presión arterial, pH plasmático y concentración de oxí- Además de su tono muscular intrínseco (“integrado”), el
geno. Éstos son nervios mixtos, que contienen axones tanto músculo cardiaco y muchos músculos lisos llevan su autonomía
sensoriales como motores parasimpáticos. un paso más allá. Estos músculos pueden contraerse de manera
rítmica, incluso en ausencia de estimulación nerviosa, en res-
puesta a ondas eléctricas de despolarización iniciadas por los
Órganos efectores viscerales músculos mismos. La inervación autonómica simplemente au-
menta o disminuye esta actividad intrínseca. Los nervios del SNA
Dado que el SNA ayuda a regular las actividades de glándulas, también mantienen un tono en reposo, en el sentido de que sos-
músculos lisos y músculo cardiaco, el control autonómico es tienen un índice de activación basal que puede aumentar o dis-
un aspecto integral de las características fisiológicas de casi minuir. Un decremento de las aferencias excitadoras hacia el
todos los sistemas del cuerpo. La regulación autonómica, corazón, por ejemplo, lentificará la frecuencia con que late.
entonces, desempeña funciones en la regulación endocrina La liberación de acetilcolina (ACh) a partir de neuronas
(capítulo 11), la función del músculo liso (capítulo 12), el fun- motoras somáticas siempre estimula el órgano efector (múscu-
cionamiento del corazón y la circulación (capítulos 13 y 14) y, los esqueléticos). En contraste, algunos nervios del SNA liberan
de hecho, todos los sistemas restantes que se van a comentar. neurotransmisores que inhiben la actividad de sus efectores;
Aunque las funciones de los órganos blanco de la inervación por ejemplo, un aumento de la actividad del vago, un nervio
autonómica se describen en capítulos subsiguientes; aquí se que proporciona fibras inhibidoras al corazón, lentificará la
consideran algunas de las características comunes de la regula- frecuencia cardiaca, mientras que un decremento de estas afe-
ción autonómica. rencias inhibidoras la aumentará.
242 Capítulo 9
Las divisiones simpática y parasimpática del SNA comparten

| PUNTO DE CONTROL algunas características estructurales. Ambas constan de neuronas
1. Describa las neuronas preganglionares y preganglionares que se originan en el SNC, y neuronas posgan-
posganglionares en el SNA. Use un diagrama para glionares que se originan fuera del SNC en ganglios. Empero, el
ilustrar la diferencia en las eferencias entre nervios origen específico de las fibras preganglionares y la ubicación de
somáticos y del SNA. los ganglios difieren en las dos divisiones del SNA.
2. Compare el control del músculo cardiaco y de los
músculos lisos con el de los músculos esqueléticos.
¿De qué modo cada tipo de tejido muscular queda División simpática
afectado por el corte de su inervación? La división simpática también se llama la división toracolumbar
del SNA porque sus fibras preganglionares salen de la médula
espinal, en las raíces ventrales de los nervios espinales, desde el
primer nivel torácico (T1) hasta el segundo nivel lumbar (L2).
9.2 DIVISIONES DEL SISTEMA
Con todo, casi todas las fibras nerviosas simpáticas se separan de
NERVIOSO AUTÓNOMO las fibras motoras somáticas y hacen sinapsis con neuronas pos-
Las neuronas preganglionares de la división simpática se ganglionares dentro de una doble hilera de ganglios simpáticos,
originan en los niveles torácico y lumbar de la médula llamados ganglios paravertebrales, ubicados a ambos lados de
la médula espinal (figura 9-2). Los ganglios dentro de cada hilera
espinal, y envían axones hacia ganglios simpáticos, que
están interconectados y forman una cadena de ganglios simpá-
son paralelos a la médula espinal. Las neuronas pregan- ticos paralela a la médula espinal en cada lado.
glionares de la división parasimpática se originan en el Los axones simpáticos preganglionares mielinizados salen
encéfalo y en el nivel sacro de la médula espinal, y envían de la médula espinal en las raíces ventrales de los nervios espina-
axones hacia ganglios ubicados en órganos efectores o les, pero pronto divergen desde los nervios espinales dentro de
cerca de los mismos. vías cortas llamadas ramos comunicantes blancos. Los axones
dentro de cada ramo entran a la cadena de ganglios simpáticos,
donde pueden viajar hacia ganglios a diferentes niveles y hacer
R E S U LTA D O S D E L A P R E N D I Z A J E sinapsis con neuronas simpáticas posganglionares. Los axones de
las neuronas simpáticas posganglionares son amielínicos y for-
Después de estudiar esta sección, debe ser capaz de: man los ramos comunicantes grises a medida que regresan a los
✔ Describir la estructura de las divisiones simpática y nervios espinales y viajan como parte de estos últimos hasta sus
parasimpática del SNA . órganos efectores (figura 9-3). Dado que los axones simpáticos
son un componente de los nervios espinales, están ampliamente
✔ Explicar las relaciones entre la división simpática y la
médula suprarrenal. distribuidos hacia los músculos esqueléticos y la piel del cuerpo,
donde inervan vasos sanguíneos y otros efectores involuntarios.
Médula espinal
Raíz posterior (dorsal) Cadena simpática de
Raíz anterior (ventral) ganglios paravertebrales
Ramos comunicantes Ganglio simpático
Nervio espinal Cuerpo vertebral
Costilla
Figura 9-2 La cadena simpática de ganglios paravertebrales. Este diagrama muestra la relación anatómica entre los ganglios simpáticos
y la columna vertebral y la médula espinal.
1. Los axones Efectores viscerales: 2. Los axones

preganglionares hacen músculo liso de vasos posganglionares
sinapsis con neuronas sanguíneos, músculos inervan órganos
posganglionares erectores del pelo y blanco
glándulas sudoríparas
Ganglio de
Ganglio de la la cadena
raíz dorsal simpática
Raíz Nervio
dorsal espinal Cadena simpática
Ramo blanco
Nervio
Raíz ventral esplácnico
Ramo gris Efector visceral:

intestino
Ganglio colateral
(ganglio celiaco)
Neurona preganglionar
Médula espinal Neurona posganglionar
Figura 9-3 La vía de las neuronas simpáticas. Las neuronas preganglionares entran a la cadena de ganglios simpáticos en el ramo blanco
(uno de los dos ramos comunicantes). Algunas hacen sinapsis ahí, y el axón posganglionar sale del ramo gris para volver a unirse a un nervio
espinal. Otras pasan a través de los ganglios sin hacer sinapsis. Éstas finalmente hacen sinapsis en un ganglio colateral, como el ganglio celiaco.
Ocurre divergencia dentro de la cadena simpática de ganglios teza externa y una médula interna. Estas dos partes en reali-
a medida que las fibras preganglionares se ramifican para hacer dad son dos glándulas distintas desde el punto de vista fun-
sinapsis con muchas neuronas posganglionares situadas en gan- cional, con diferentes orígenes embrionarios, hormonas y
glios a diferentes niveles en la cadena. Aquí también sucede con- mecanismos reguladores. La corteza suprarrenal secreta hor-
vergencia cuando una neurona posganglionar recibe aferencias monas esteroides; la médula suprarrenal secreta la hormona
sinápticas desde un gran número de fibras preganglionares. La adrenalina (epinefrina) y, en menor grado, noradrenalina,
divergencia de impulsos desde la médula espinal hacia los gan- cuando es estimulada por el sistema simpático.
glios, y la convergencia de impulsos dentro de los ganglios dan La médula suprarrenal puede compararse con un ganglio
por resultado la activación masiva de casi todas las neuronas simpático modificado; sus células se derivan del mismo tejido
simpáticas posganglionares. Esto explica por qué el sistema sim- embrionario (la cresta neural, capítulo 8) que forma neuronas
pático por lo general se activa como una unidad, y afecta todos simpáticas posganglionares. Al igual que un ganglio simpá-
sus órganos efectores al mismo tiempo. Aun así, parece ser que tico, las células de la médula suprarrenal están inervadas por
en algunos casos la división simpática puede aumentar su esti- fibras simpáticas preganglionares. La médula suprarrenal se-
mulación de un órgano particular, como el corazón. creta adrenalina hacia la sangre en respuesta a esta estimula-
ción neural. Los efectos de la adrenalina son complementarios
Ganglios colaterales con los del neurotransmisor noradrenalina, que se libera desde
terminaciones nerviosas simpáticas posganglionares. Por esta
Muchas de las fibras preganglionares que salen de la médula razón, y dado que la médula suprarrenal es estimulada como
espinal por debajo del nivel del diafragma pasan a través de parte de la activación masiva del sistema simpático, ambos a
la cadena simpática de ganglios sin hacer sinapsis. Más allá de la menudo se agrupan como un sistema simpático adrenal
cadena simpática, estas fibras preganglionares forman nervios único.
esplácnicos. Las fibras preganglionares en los nervios esplácni-
cos hacen sinapsis en ganglios colaterales, o prevertebrales,
los cuales incluyen los ganglios celiaco, mesentérico superior y
mesentérico inferior (figura 9-4). Las fibras posganglionares División parasimpática
que surgen a partir de los ganglios colaterales inervan órganos
de los sistemas digestivo, urinario y reproductor. La división parasimpática también se conoce como la divi-
sión craneosacra del SNA. Esto se debe a que sus fibras pregan-
glionares se originan en el encéfalo (de manera específica, en
Glándulas suprarrenales
el mesencéfalo, la protuberancia anular y el bulbo raquídeo) y
Las glándulas suprarrenales, pares, están ubicadas sobre en el segundo a cuarto niveles sacros de la columna vertebral.
cada riñón. Cada una está compuesta de dos partes: una cor- Estas fibras parasimpáticas preganglionares hacen sinapsis en
244 Capítulo 9
Diafragma
Ganglio celiaco
Ganglio mesentérico
superior
Plexo renal
Primer ganglio
simpático Plexo
lumbar aórtico
Ganglio mesentérico
inferior
Cadena simpática
pélvica
Figura 9-4 Los ganglios simpáticos colaterales, los cuales incluyen el ganglio celiaco y los ganglios mesentéricos superior e inferior.
ganglios que están ubicados cerca —o en realidad dentro— de Cuatro de los 12 pares craneales (sección 8.6) contienen fibras
los órganos inervados. Estos ganglios parasimpáticos, llama- parasimpáticas preganglionares: los pares motor ocular común
dos ganglios terminales, proporcionan las fibras posganglio- (III), facial (VII), glosofaríngeo (IX) y vago (X). Las fibras para-
nares que hacen sinapsis con las células efectoras. simpáticas dentro de los primeros tres de estos pares craneales
Las estructuras comparativas de las divisiones simpática y hacen sinapsis en ganglios situados en la cabeza; las fibras en el
parasimpática se listan en los cuadros 9-2 y 9-3, y se ilustran nervio vago hacen sinapsis en ganglios terminales ubicados en
en la figura 9-5. Cabe hacer notar que casi ninguna fibra para- regiones difundidas del cuerpo. Los pares craneales IX y X contie-
simpática viaja dentro de nervios espinales, como lo hacen las nen axones sensoriales, así como axones motores parasimpáti-
fibras simpáticas. Como resultado, los efectores cutáneos (va- cos: son nervios mixtos. La información sensorial visceral (p. ej.,
sos sanguíneos, glándulas sudoríparas y músculos erectores proveniente de receptores de presión arterial en ciertas arterias)
del pelo) y vasos sanguíneos en músculos esqueléticos reciben evoca respuestas motoras reflejas del SNA (p. ej., de la frecuencia
inervación simpática, pero no parasimpática. cardiaca). Estos reflejos se comentarán en el capítulo 14.
Cuadro 9-2 | La división simpática

Origen espinal de fibras
Partes del cuerpo inervadas preganglionares Origen de fibras posganglionares
Ojos C8 y T1 Ganglios cervicales
Cabeza y cuello T1 a T4 Ganglios cervicales
Corazón y pulmones T1 a T5 Ganglios torácicos superiores (paravertebrales)
Extremidades superiores T2 a T9 Ganglios cervicales inferiores y torácicos superiores
(paravertebrales)
Vísceras abdominales superiores T4 a T9 Ganglios celiaco y mesentérico superior (colaterales)
Suprarrenales T10 y T11 No es aplicable

Sistemas urinario y reproductor T12 a L2 Ganglios celiaco y mesentérico inferior (colaterales)
Extremidades inferiores T9 a L2 Ganglios lumbar y sacro superior (paravertebrales)
Cuadro 9-3 | La división parasimpática

Origen de fibras Ubicación de ganglios
Nervio preganglionares terminales Órganos efectores
Nervio motor ocular común (par Mesencéfalo (craneal) Ganglio ciliar Ojo (músculo liso en el iris y el cuerpo ciliar)
craneal III)
Facial (par craneal VII) Protuberancia anular Ganglios pterigopalatino y Glándulas lagrimales, mucosas y salivales
(craneal) submandibular
Nervio glosofaríngeo (par craneal Bulbo raquídeo (craneal) Ganglio ótico Glándula parótida
IX)
Nervio vago (par craneal X) Bulbo raquídeo (craneal) Ganglios terminales en un Corazón, pulmones, tracto gastrointestinal,
órgano o cerca del mismo hígado, páncreas
Nervios espinales pélvicos S2 a S4 (sacro) Ganglios terminales cerca de Mitad inferior del intestino grueso, recto,
órganos vejiga urinaria y órganos reproductores
Par craneal III

Músculo ciliar
y pupila del ojo
Mesencéfalo Par craneal VII
Glándula lagrimal
Rombencéfalo Par craneal IX y mucosa nasal
Par craneal X
Glándulas
submandibular
T1 y sublingual
T2
T3 Glándula parótida
T4
T5 Pulmones
T6
T7 Ganglio
Ganglio de la cadena
celiaco
simpática
T8 Corazón
Nervio esplácnico
T9 mayor
Hígado y
T10 vesícula biliar
Bazo
T11
Nervio esplácnico Estómago
T12 menor
Páncreas
L1
Ganglio
L2 mesentérico
superior Intestino grueso
Intestino delgado
Glándula suprarrenal
y riñón
S2
S3 Ganglio
mesentérico
S4
inferior
Vejiga urinaria
Nervios pélvicos
Órganos
reproductores
Figura 9-5 El SNA. La división simpática se muestra en color rojo, y la parasimpática en color azul. Las líneas continuas indican fibras
preganglionares, y las líneas discontinuas, fibras posganglionares.
246 Capítulo 9
El nervio motor ocular común contiene fibras motoras desde los troncos principales de los nervios vagos, y hacen
somáticas y parasimpáticas que se originan en los núcleos ocu- sinapsis con neuronas posganglionares ubicadas dentro de los
lomotores del mesencéfalo. Estas fibras parasimpáticas hacen órganos inervados. Así, las fibras preganglionares del vago son
sinapsis en el ganglio ciliar, cuyas fibras posganglionares iner- bastante largas; proporcionan inervación parasimpática al co-
van el músculo ciliar y las fibras constrictoras en el iris del ojo. razón, los pulmones, el esófago, el estómago, el páncreas, el
Las fibras preganglionares que se originan en la protuberancia hígado, el intestino delgado y la mitad superior del intestino
anular viajan en el nervio facial hacia el ganglio pterigopala- grueso. Las fibras parasimpáticas posganglionares surgen a
tino, que envía fibras posganglionares hacia la mucosa nasal, partir de ganglios terminales dentro de estos órganos, y hacen
la faringe, el paladar y las glándulas lagrimales. Otro grupo de sinapsis con células efectoras (músculos lisos y glándulas).
fibras en el nervio facial termina en el ganglio submandibular, Las fibras preganglionares provenientes de los niveles
que envía fibras hacia las glándulas salivales submandibular y sacros de la médula espinal proporcionan inervación parasim-
sublingual. Las fibras preganglionares del nervio glosofaríngeo pática a la mitad inferior del intestino grueso, el recto, y los
hacen sinapsis en el ganglio ótico, que envía fibras posganglio- sistemas urinario y reproductor. Estas fibras, al igual que las
nares para inervar la glándula salival parótida. del vago, hacen sinapsis con ganglios terminales situados den-
Los núcleos en el bulbo raquídeo contribuyen con fibras tro de los órganos efectores.
preganglionares a los muy largos pares craneales X, o vagos, De este modo, los nervios parasimpáticos que van hacia
que proporcionan la principal inervación parasimpática en el los órganos viscerales constan de fibras preganglionares, mien-
cuerpo. Estas fibras preganglionares viajan a través del cuello tras que los nervios simpáticos que van hacia estos órganos
hacia la cavidad torácica, y a través de la abertura esofágica en contienen fibras posganglionares. En la figura 9-5 se presenta
el diafragma hacia la cavidad abdominal (figura 9-6). En cada una perspectiva general del SNA, con una comparación de las
región, algunas de estas fibras preganglionares se ramifican divisiones simpática y parasimpática.
Hueso hioides
Nervio vago
Cartílago tiroides de la laringe
Tráquea
Plexo pulmonar derecho
Rama cardiaca derecha Plexo pulmonar izquierdo
Rama cardiaca izquierda
Nervio gástrico derecho Nervio gástrico izquierdo

Plexo celiaco
Estómago
Hígado
Nervio
mesentérico superior
Figura 9-6 Vía de los nervios vagos. Los nervios vagos y sus ramas proporcionan inervación parasimpática a casi todos los órganos dentro
de las cavidades torácica y abdominal.
Los efectos de la estimulación nerviosa parasimpática son

| PUNTO DE CONTROL en muchos aspectos opuestos a los producidos por la estimu-
3. Describa la vía simpática del SNC hacia a) el corazón, y lación simpática. Comoquiera que sea, en circunstancias nor-
b) la glándula suprarrenal. males el sistema parasimpático no se activa como un conjunto.
La estimulación de nervios parasimpáticos separados puede
4. Explique la relación funcional entre la división simpática
y las glándulas suprarrenales. suscitar lentificación de la frecuencia cardiaca, dilatación de
vasos sanguíneos viscerales, y actividad aumentada del tubo
5. Describa la vía parasimpática hacia los ojos y hacia el
digestivo (cuadro 9-4). Los órganos viscerales muestran res-
corazón, identificando las neuronas involucradas.
puesta de manera diferente a la actividad nerviosa simpática y
parasimpática porque las fibras posganglionares de estas dos
divisiones liberan neurotransmisores diferentes.
9.3 FUNCIONES DEL SISTEMA

NERVIOSO AUTÓNOMO
APLICACIÓN CLÍNICA
La división simpática del SNA activa el cuerpo para “lucha
o huida”, en su mayor parte por medio de la liberación de La cocaína bloquea la recaptación de dopamina y noradrena-
noradrenalina a partir de fibras posganglionares, y la lina en las terminales de axones presinápticos; esto hace que
una cantidad excesiva de estos neurotransmisores permanezca
secreción de adrenalina a partir de la médula suprarrenal.
en la hendidura sináptica y estimule sus células blanco. Puesto
La división parasimpática a menudo produce efectos an- que los efectos de nervios simpáticos se producen principal-
tagonistas mediante la liberación de acetilcolina a partir mente por la acción de la noradrenalina, la cocaína es una droga
de sus fibras posganglionares. simpatomimética (un fármaco que promueve los efectos de los
nervios simpáticos). Esto puede dar por resultado vasoconstric-
ción de arterias coronarias, lo que lleva a daño del corazón
(isquemia miocárdica, infarto de miocardio, e hipertrofia del ven-
trículo izquierdo). La combinación de cocaína con alcohol es
Después de estudiar esta sección, debe ser capaz de: más mortal que una u otra droga tomada por separado, y es una
causa frecuente de muerte por abuso del consumo de drogas.
✔ Identificar los neurotransmisores de las divisiones
simpática y parasimpática, y la hormona liberada por la
médula suprarrenal.
✔ Describir los efectos de la estimulación adrenérgica
sobre diferentes órganos, e identificar los tipos de
receptores adrenérgicos involucrados. Transmisión sináptica adrenérgica
✔ Describir los efectos de la regulación nerviosa y colinérgica
parasimpática, y explicar cómo la atropina y fármacos
relacionados afectan esta regulación. La acetilcolina (ACh) es el neurotransmisor de todas las fibras
preganglionares (tanto simpáticas como parasimpáticas). La
acetilcolina también es el transmisor liberado por casi todas
las fibras posganglionares parasimpáticas en sus sinapsis con
Las divisiones simpática y parasimpática del SNA afectan células efectoras (figura 9-7). Así, se dice que la transmisión
los órganos viscerales de diferentes maneras. La activación en estas sinapsis es colinérgica.
masiva del sistema simpático prepara al cuerpo para actividad El neurotransmisor liberado por casi todas las fibras ner-
física intensa en emergencias; la frecuencia cardiaca y la glu- viosas simpáticas posganglionares es la noradrenalina (nor-
cosa en sangre aumentan, y la sangre se desvía hacia los múscu- epinefrina). De este modo, se dice que la transmisión en estas
los esqueléticos (desde los órganos viscerales y la piel). Estos sinapsis es adrenérgica. No obstante, hay algunas excepcio-
efectos y otros se listan en el cuadro 9-4. El tema del sistema nes. Algunas fibras simpáticas que inervan los vasos sanguí-
simpático se ha resumido acertadamente en una frase: “lucha neos en músculos esqueléticos, así como fibras simpáticas que
o huida”. No hay una frase tan universalmente reconocida van hacia glándulas sudoríparas, liberan acetilcolina (son co-
para describir las acciones del sistema parasimpático. De cual- linérgicas).
quier modo, dado que muchas de sus acciones son opuestas a Dado que las células de la médula suprarrenal están rela-
las de la división simpática, el tema de la división parasimpá- cionadas desde el punto de vista embrionario con las neuro-
tica podría describirse como reposo y digestión, o consumo de nas simpáticas posganglionares, no es de sorprender que sus
alimentos y reposo. Un examen del cuadro 9-4 revelará como hormonas sean adrenalina (alrededor de 85%) y noradrena-
muchos órganos muestran respuesta a la regulación nerviosa lina (aproximadamente 15%). La adrenalina sólo difiere de la
simpática y parasimpática. noradrenalina en que la primera tiene un grupo metilo (CH3)
248 Capítulo 9
Cuadro 9-4 | Efectos de la estimulación de nervios del SNA sobre diversos órganos efectores
Órgano efector Efecto simpático Efecto parasimpático
Ojo
Iris (músculo radial) Dilatación de la pupila —
Iris (músculo del — Constricción de la pupila

esfínter)
Músculo ciliar Relajación (para visión de lejos) Contracción (para visión de cerca)
Glándulas
Lagrimales — Estimulación de la secreción
Sudoríparas Estimulación de la secreción —
Salivales La saliva se hace espesa Secreción aumentada; la saliva se hace

delgada
Estómago — Estimulación de secreción
Intestino — Estimulación de secreción
Médula suprarrenal Estimulación de la secreción de hormona —
Corazón
Frecuencia Aumentada Disminuida
Conducción Índice aumentado Índice disminuido
Fuerza Aumentada —
Vasos sanguíneos En su mayor parte constricción; afecta todos Dilatación en algunos órganos (p. ej., el
los órganos pene)
Pulmones
Bronquiolos (tubos) Dilatación Constricción
Glándulas mucosas Inhibición de la secreción Estimulación de la secreción
Tracto gastrointestinal
Motilidad Inhibición del movimiento Estimulación del movimiento
Esfínteres Estimulación del cierre Inhibición del cierre
Hígado Estimulación de hidrólisis de glucógeno —
Células adiposas Estimulación de hidrólisis de grasa —

(grasas)
Páncreas Inhibición de secreciones exocrinas Estimulación de secreciones exocrinas
Bazo Contracción —
Vejiga urinaria Ayuda al tono muscular Contracción
Músculos erectores Erección del pelo y piel de gallina —

del pelo
Útero Si hay embarazo: contracción; en ausencia de —

embarazo: relajación
Pene Eyaculación Erección (debida a vasodilatación)

Nervios Ganglio
parasimpáticos terminal
craneales Efectores
ACh
ACh viscerales
Ganglio
paravertebral
NE Efectores
ACh viscerales
Médula
suprarrenal
Nervios simpáticos ACh E, NE (hormonas)
(toracolumbares) Circulación
NE Efectores viscerales
ACh
Nervios Ganglio
parasimpáticos colateral
sacros
Figura 9-7 Neurotransmisores

del SNA motor. ACh, acetilcolina;
Órganos NE, norepinefrina (noradrenalina); E,
efectores epinefrina (adrenalina). Los nervios que
ACh ACh
viscerales liberan ACh se llaman colinérgicos; los
que liberan NE se llaman adrenérgicos.
La médula suprarrenal secreta
adrenalina (85%) y noradrenalina (15%)
como hormonas hacia la sangre.
adicional (figura 9-8). La adrenalina, noradrenalina y dopa- simpáticas— tiene efectos tanto excitadores como inhibidores.
mina (un transmisor dentro del SNC) se derivan del amino- Se estimulan la contracción del corazón, los músculos dilata-
ácido tirosina, y se denominan en conjunto catecolaminas dores del iris, y los músculos lisos de muchos vasos sanguí-
(figura 9-8). neos; sin embargo, se inhibe la contracción de los músculos
En el sitio en que los axones de las neuronas del SNA pos- lisos de los bronquiolos y de algunos vasos sanguíneos; por
ganglionares entran a sus órganos blanco, tienen muchas ende, las sustancias químicas adrenérgicas hacen que estas
tumefacciones llamadas varicosidades que contienen las molé- estructuras se dilaten.
culas de neurotransmisor; por eso, los neurotransmisores se Dado que el mismo neurotransmisor puede producir efec-
pueden liberar a lo largo de un axón, más que sólo en la ter- tos excitadores e inhibidores en diferentes tejidos, las respues-
minal del mismo. De este modo, se dice que las neuronas del tas deben depender de las características de las células. Hasta
SNA forman sinapsis en passant (“sinapsis de paso”) con sus cierto grado, esto se debe a la presencia de diferentes proteínas
células blanco (figura 9-9). Los axones simpáticos y parasim- receptoras de membrana para los neurotransmisores catecol-
páticos a menudo inervan las mismas células blanco, donde aminas. (La interacción de neurotransmisores y las proteínas
liberan diversos neurotransmisores que promueven efectos receptoras en la membrana postsináptica se describió en el
diferentes (y por lo general antagonistas). capítulo 7.) Las dos principales clases de estas proteínas recep-
toras se designan receptores alfa-(α) y beta-(β) adrenérgicos.
Diversos experimentos han revelado que cada clase de re-
Respuestas a la estimulación ceptor adrenérgico tiene dos subtipos principales. Éstos se desig-
adrenérgica nan mediante números en subíndice: α1 y α2; β1 y β2. Se han
creado compuestos que se unen de manera selectiva a uno u
La estimulación adrenérgica —por adrenalina en la sangre y otro tipo de receptor adrenérgico y, por este medio, promueven
por noradrenalina liberada a partir de terminaciones nerviosas o inhiben la acción normal producida cuando la adrenalina o
250 Capítulo 9
H H
Tirosina
HO C C NH2 Varicosidad Neurona
(un aminoácido)
simpática
H COOH Célula de músculo liso
Sinapsis
de paso
HO Neurona
H H parasimpática
Dopa
HO C C NH2
(dihidroxifenilalanina)
H COOH
(a)
HO
H H
Dopamina
HO C C NH2
(un neurotransmisor)
H H Axón de neurona
simpática
Vesícula sináptica con
norepinefrina (NE, noradrenalina)
HO
H H
Noradrenalina
(un neurotransmisor HO C C NH2 NE
y hormona)
OH H
Receptores
adrenérgicos
OH
Adrenalina H H
(principal hormona H
de la médula HO C C N
suprarrenal) Efectos antagonistas Receptores
OH H CH3 Célula de colinérgicos
músculo liso
Figura 9-8 La familia de moléculas catecolamina. Las
catecolaminas se derivan del aminoácido tirosina, e incluyen tanto
neurotransmisores (dopamina y noradrenalina) como una hormona
(adrenalina). Note que la adrenalina tiene un grupo metilo (CH3)
adicional en comparación con la noradrenalina. ACh
noradrenalina se une al receptor. Como resultado de su unión a

Axón de neurona
un receptor adrenérgico, un fármaco puede promover o inhibir parasimpática Vesícula sináptica con
el efecto adrenérgico. Asimismo, al usar estos compuestos selec- acetilcolina (ACh)
tivos, ha sido posible determinar cuál subtipo de receptor adre- (b)
nérgico está presente en cada órgano (cuadro 9-5).
Figura 9-9 Los axones simpáticos y parasimpáticos liberan
Todos los receptores adrenérgicos actúan por medio de pro- neurotransmisores diferentes. a) Los axones de neuronas del SNA
teínas G. La acción de estas últimas se describió en el capítulo 7, tienen varicosidades que forman sinapsis de paso dentro de las células
y puede revisarse en la figura 7-27 y el cuadro 7-6. En resumen, blanco. b) En general, los axones simpáticos liberan noradrenalina, que
la unión de la adrenalina y la noradrenalina a sus receptores se une a sus receptores adrenérgicos, mientras que las neuronas
parasimpáticas liberan acetilcolina, que se une a sus receptores
hace que el grupo de tres proteínas G (designadas α, β y γ) se
colinérgicos (capítulo 7). Estos dos neurotransmisores casi siempre
disocie hacia una subunidad α y un complejo β-γ. En diferentes desencadenan respuestas antagonistas de músculos lisos.
casos, ya sea la subunidad α o bien el complejo β-γ causa la
abertura o el cierre de un conducto de iones en la membrana
plasmática, o la activación de una enzima en la membrana. Esto blanco. La respuesta de una célula blanco cuando la noradre-
empieza la secuencia de eventos que culmina en los efectos de nalina se une a los receptores α1 está mediada por un sistema
la adrenalina y la noradrenalina sobre las células blanco. de segundo mensajero diferente: un aumento de la concen-
Todos los subtipos de receptores β producen sus efectos tración citoplasmática de Ca2+. Este sistema de segundo men-
al estimular la producción de cAMP dentro de las células sajero de Ca2+ es similar, en muchos aspectos, al sistema de
Cuadro 9-5 | Efectos adrenérgicos seleccionados en diferentes órganos

Órgano Efectos adrenérgicos del sistema simpático-suprarrenal Receptor adrenérgico
Ojo La contracción de fibras radiales del iris dilata las pupilas α1
Corazón Aumento de la frecuencia cardiaca y de la fuerza de contracción Principalmente β1
del corazón
Piel y vasos viscerales Las arteriolas se constriñen debido a contracción del músculo α1
liso
Vasos de músculo esquelético Las arteriolas se constriñen debido a la actividad del nervio α1
simpático
Las arteriolas se dilatan debido a la hormona adrenalina β2

Pulmones Los bronquiolos (vías respiratorias) se dilatan debido a relajación β2
del músculo liso
Estómago e intestino La contracción de esfínteres lentifica el paso de los alimentos α1

Hígado Glucogenólisis y secreción de glucosa α1, β2
Fuente: Simplificado del cuadro 6-1, páginas 110–111, de Goodman and Gilman’s The Pharmacological Basis of Therapeutics. Ninth edition. J.E. Hardman et al., eds.
1996. McGraw-Hill.
cAMP, y se comenta junto con la regulación endocrina en la pulmonares (un efecto β2), etc., lo que prepara al cuerpo para
figura 11-10. Debe recordarse que cada uno de los cambios realizar un esfuerzo físico (figura 9-10).
intracelulares después de la unión de la noradrenalina a su Se dice que un fármaco que se une a los receptores para
receptor finalmente suscita la respuesta característica del un neurotransmisor y que promueve los procesos que son esti-
tejido al neurotransmisor. mulados por ese neurotransmisor, es un agonista de ese neu-
Las propiedades fisiológicas de los receptores α2-adrenérgicos rotransmisor. En contraste, se dice que un fármaco que bloquea
son complejas. Estos receptores están situados sobre terminales
de axón presinápticas, y cuando se les estimula, causan un de-
cremento de la liberación de noradrenalina; esto puede repre-
sentar una forma de control por retroacción negativa. Por otro APLICACIÓN CLÍNICA
lado, las células de músculo liso vascular también tienen recep-
Muchas personas con hipertensión alguna vez se trataron con
tores α2-adrenérgicos en la membrana postsináptica, donde
un fármaco bloqueador β conocido como propranolol. Este fár-
pueden activarse para producir vasoconstricción. Esta acción
maco bloquea los receptores β1, ubicados en el corazón y, así,
causaría un aumento de la presión arterial. Empero, los fárma-
produce el efecto deseado de disminuir la frecuencia cardiaca y
cos que activan receptores α2-adrenérgicos se usan para dismi-
la presión arterial. Con todo, el propranolol también bloquea los
nuir la presión arterial. Esto se debe a que estimulan receptores
receptores β2, que se encuentran en los bronquiolos de los pul-
α2-adrenérgicos presinápticos en el encéfalo, y esto reduce de
mones. Esto reduce el efecto de broncodilatación de la adrena-
alguna manera modo la actividad de todo el sistema nervioso
lina, lo que produce broncoconstricción y asma en personas
simpático. susceptibles. En lugar de propranolol ahora se usa un antago-
Una revisión del cuadro 9-5 revela ciertas generalidades nista β1 más selectivo, el atenolol, para lentificar la frecuencia
acerca de las acciones de los receptores adrenérgicos. La esti- cardiaca y disminuir la presión arterial. En un tiempo, los asmá-
mulación de receptores α1-adrenérgicos causa de manera cons- ticos inhalaban adrenalina en aerosol, que estimula a los recep-
tante contracción de músculos lisos. Así, es posible afirmar tores β1 en el corazón, así como a los receptores β2 en las vías
que el efecto vasoconstrictor de los nervios simpáticos siem- respiratorias. Ahora, se usan con frecuencia fármacos como la
pre se produce por la activación de receptores α-adrenérgicos. terbutalina que funcionan de manera más selectiva como ago-
Los efectos de la activación β-adrenérgica son más diversos; la nista β2.
estimulación de los receptores β-adrenérgicos promueve la re- Los fármacos como la fenilefrina, que funcionan como ago-
lajación de músculos lisos (p. ej., en el tubo digestivo, los nistas α1, a menudo se incluyen en las medicinas para el res-
bronquiolos y el útero), pero aumenta la fuerza de la contrac- friado porque promueven la vasoconstricción de la mucosa
ción del músculo cardiaco y promueve un aumento de la fre- nasal. La clonidina es un medicamento que estimula de manera
cuencia cardiaca. selectiva los receptores α2 ubicados en neuronas en el encéfalo.
Los diversos efectos de la adrenalina y la noradrenalina Como una consecuencia de su acción, la clonidina suprime la
pueden entenderse en términos del tema de la “lucha o huida”. activación del sistema simpático-suprarrenal y, así, ayuda a dis-
La estimulación adrenérgica por activación de la división sim- minuir la presión arterial. Este fármaco también es útil para tratar
pática produce un aumento del bombeo cardiaco (un efecto pacientes con adicción a opiáceos que están experimentando
β1), vasoconstricción y, así, flujo sanguíneo reducido hacia los síntomas de abstinencia.
órganos viscerales (un efecto α1), dilatación de bronquiolos
252 Capítulo 9
División parasimpática División simpática
Neuronas
preganglionares
Receptores de
ACh ACh nicotínicos
Neuronas
posganglionares
ACh Noradrenalina
Estimula Estimula Estimula Estimula

receptores de receptores receptores receptores
ACh muscarínicos α1-adrenérgicos β1-adrenérgicos β2-adrenérgicos
Efectos de nervios Vasoconstricción Frecuencia y Dilatación de

parasimpáticos en las vísceras y contractilidad bronquiolos de los
la piel cardiacas aumentadas pulmones
Figura 9-10 Receptores involucrados en la regulación del SNA. La acetilcolina es liberada por todas las neuronas preganglionares, y
estimula las neuronas posganglionares por medio de receptores de ACh nicotínicos. Los axones parasimpáticos posganglionares regulan sus
órganos blanco por medio de receptores de ACh muscarínicos. Los axones simpáticos posganglionares proporcionan regulación adrenérgica
de sus órganos blanco mediante unión de noradrenalina a receptores α1-, β1- y β2-adrenérgicos.
la acción de un neurotransmisor, es un antagonista. El uso de Respuestas a la estimulación

fármacos específicos que estimulan o bloquean de manera
selectiva receptores α1, α2, β1 y β2, ha resultado en extremo útil
colinérgica
en muchas aplicaciones médicas (véase el recuadro de aplica- Todas las neuronas motoras somáticas, todas las neuronas pre-
ción clínica en la página 251). ganglionares (simpáticas y parasimpáticas), y casi todas las
neuronas parasimpáticas posganglionares, son colinérgicas
—liberan acetilcolina (ACh) como un neurotransmisor—. Los
efectos de la ACh liberada por neuronas motoras somáticas y
Investigación de caso INDICIOS por neuronas preganglionares del SNA siempre son excitado-
res. Los efectos de la ACh liberada por axones parasimpáticos
Kathy usó su inhalador para su asma, y tuvo posganglionares por lo general son excitadores, pero en algu-
pulso y presión arterial altos en el laboratorio después de nos casos son inhibidores; por ejemplo, el efecto colinérgico de
su examen de fisiología. los axones parasimpáticos posganglionares que inervan el
■ ¿Cómo podría su inhalador para el asma contribuir corazón (una parte del nervio vago) lentifica la frecuencia car-
a estas mediciones altas? diaca. Es útil recordar que, en general, los efectos de la inerva-
■ ¿Cómo podría su examen haber contribuido a ción parasimpática son opuestos a los de la simpática.
estas mediciones altas? Los efectos de la ACh en un órgano dependen de la natu-
raleza del receptor colinérgico (figura 9-11). Hay dos tipos de
receptores colinérgicos: nicotínicos y muscarínicos (capítulo diversas enzimas de membrana. Como resultado, sus efectos
7). La nicotina (derivada de la planta de tabaco), así como la pueden ser excitadores o inhibidores (figura 9-11).
ACh, estimulan los receptores de ACh nicotínicos, mismos que Los científicos han identificado cinco subtipos de recepto-
se encuentran en la unión neuromuscular de fibras de músculo res muscarínicos (M1 a M5; cuadro 9-6). Algunos de ellos cau-
esquelético y en los ganglios del SNA. Así, los receptores nico- san contracción de músculos lisos y secreción de glándulas,
tínicos son estimulados por ACh liberada por neuronas moto-
ras somáticas y por neuronas preganglionares del SNA. La
muscarina (derivada de algunos hongos venenosos), así como APLICACIÓN CLÍNICA
la ACh, estimulan los receptores de ACh en los órganos visce-
Los efectos muscarínicos de la ACh son inhibidos de manera
rales. De este modo, los receptores muscarínicos son estimula-
específica por el fármaco atropina, derivado de la planta bella-
dos por ACh liberada por axones parasimpáticos posganglionares
dona (Atropa belladonna). De hecho, durante la Edad Media las
a fin de producir los efectos parasimpáticos. Los receptores
mujeres usaban extractos de esta planta para dilatar sus pupilas
nicotínicos y muscarínicos se distinguen más por la acción de (la atropina inhibe la estimulación parasimpática del iris). Se creía
los fármacos curare (tubocurarina), que bloquean de manera que esto aumentaba su belleza (en italiano, bella, “hermosa”,
específica los receptores de ACh nicotínicos, y atropina (o belladonna, “mujer”). En la actualidad, La atropina se usa en clínica
dona), que bloquea de modo específico los receptores de ACh para: dilatar las pupilas durante exámenes oculares, reducir secre-
muscarínicos. ciones de las vías respiratorias antes de anestesia general, inhibir
Los receptores de ACh nicotínicos son canales de iones contracciones espasmódicas de la parte baja del tubo digestivo, e
sensibles a ligando (capítulo 7), es decir, la unión a ACh hace inhibir la secreción de ácido en el estómago en una persona con
que el canal de iones se abra dentro de la proteína receptora. gastritis. La atropina también se administra por vía intramuscular
Esto permite que el Na+ se difunda hacia adentro y que el K+ para tratar exposición a gas nervioso, que inhibe la acetilcolineste-
se difunda hacia afuera. Aun así, el gradiente de Na+ es más rasa y, así, aumenta la transmisión sináptica en receptores de ACh
empinado que el de K+ y, así, el efecto neto es una despolari- tanto nicotínicos como muscarínicos. La atropina bloquea los
zación. Como resultado, los receptores de ACh nicotínicos efectos muscarínicos del gas nervioso, que incluyen aumento de
siempre son excitadores. En contraste, los receptores de ACh las secreciones mucosas de las vías respiratorias, y espasmos
muscarínicos están acoplados a proteínas G, que pueden en- musculares en las vías respiratorias pulmonares.
tonces cerrar o abrir diferentes canales de membrana y activar
Receptores de Receptores de
ACh nicotínicos ACh muscarínicos
Membrana postsináptica de • Produce efectos de nervio parasimpático en el corazón,

• Todos los ganglios del SNA músculos lisos y glándulas
• Todas las uniones neuromusculares • Receptores acoplados a proteína G (los receptores influyen
• Algunas vías del SNC sobre canales de iones por medio de proteínas G)
Na+ Na+ o Ca2+

ACh ACh ACh
Canales sensibles a ligando

(los canales de iones forman
parte del receptor)
K+
K+ K+
Despolarización Hiperpolarización Despolarización
(Canales de (Canales de
K+ abiertos) K+ cerrados)
Excitación Inhibición Excitación
Produce frecuencia Hace que los músculos lisos del

cardiaca más lenta tubo digestivo se contraigan
Figura 9-11 Comparación de receptores de acetilcolina nicotínicos y muscarínicos. Los receptores nicotínicos son sensibles a
ligando, lo que significa que el canal de iones (que corre a través del receptor) se abre mediante unión a la molécula neurotransmisora (el ligando).
Los receptores de ACh muscarínicos son receptores acoplados a proteína G, lo que significa que la unión de ACh a su receptor abre o cierra de
manera indirecta canales de iones mediante la acción de proteínas G.
254 Capítulo 9
Cuadro 9-6 | Receptores colinérgicos y respuestas a la acetilcolina

Receptor Tejido Respuesta Mecanismos
Nicotínico Músculo esquelético Despolarización, que produce potenciales de La ACh abre el canal de cationes en el receptor
acción y contracción muscular
Nicotínico Ganglios del SNA Despolarización, que causa activación de La ACh abre el canal de cationes en el receptor
neuronas posganglionares
Muscarínico (M3, M5) Músculo liso, Despolarización y contracción de músculo La ACh activa el receptor acoplado a proteína
glándulas liso, secreción de glándulas G, lo que opera canales de Ca2+ y aumenta el
Ca2+ citosólico
Muscarínico (M2) Corazón Hiperpolarización, lentificación de la La ACh activa receptor acoplado a proteína G,
frecuencia de despolarización espontánea lo que abre canales para K+
Fuente: simplificado del cuadro 6-2, página 119 de Goodman and Gilman’s The Pharmacological Basis of Therapeutics. Ninth edition. J.E. Hardman et al.,
eds. 1996, y del cuadro 6-3, página 156 de la 11a. ed., 2006. McGraw-Hill.
mientras que otros provocan la inhibición que da por resul- rotransmisor del SNA que causa vasodilatación de arterias
tado lentificación de la frecuencia cardiaca. Estas acciones cerebrales. Diversos estudios sugieren que el óxido nítrico no
están mediadas por sistemas de segundo mensajero que se se almacena en vesículas sinápticas, como sucede con otros
comentarán con mayor detalle conjuntamente con la acción de neurotransmisores, sino que se produce de inmediato cuando
hormonas en la sección 11.2. entra Ca2+ al axón terminal en respuesta a potenciales de
acción. Este Ca2+ activa de manera indirecta la óxido nítrico
sintetasa, la enzima que forma óxido nítrico a partir del ami-
noácido L-arginina. El óxido nítrico a continuación se difunde
a través de la hendidura sináptica, y promueve la relajación de
Investigación de caso INDICIOS las células de músculo liso postsinápticas.
El óxido nítrico puede producir relajación de músculos
Kathy tuvo una cefalea, boca seca y pupilas lisos en muchos órganos, entre ellos el estómago, el intestino
dilatadas después de usar diversos fármacos en el cora- delgado, el intestino grueso y la vejiga urinaria. De cualquier
zón de una rana. modo, hay cierta controversia acerca de si el óxido nítrico fun-
■ ¿Qué fármaco probablemente produjo estos ciona como un neurotransmisor en cada caso. Se ha argumen-
efectos? tado que, en algunos casos, el óxido nítrico podría producirse
■ ¿Cómo trabajó el fármaco para causar estos en el órgano mismo en respuesta a estimulación del SNA. El
síntomas? hecho de que diferentes tejidos, como el endotelio de vasos
sanguíneos, pueden producir óxido nítrico apoya este argu-
mento. De hecho, el óxido nítrico es un miembro de una clase
de moléculas reguladoras de tejido locales llamadas regulado-
Otros neurotransmisores del SNA res paracrinos (sección 11.7); por ende, la regulación puede ser
un proceso complejo que comprende los efectos que interac-
Ciertos axones posganglionares del SNA producen sus efectos túan de diferentes neurotransmisores, hormonas y reguladores
por medio de mecanismos que no comprenden noradrenalina paracrinos.
o acetilcolina. Esto puede demostrarse experimentalmente por
la incapacidad de fármacos que bloquean efectos adrenérgicos
y colinérgicos para inhibir las acciones de estos axones del
SNA; en consecuencia, estos axones se han denominado “fi- Órganos con inervación doble
bras no adrenérgicas, no colinérgicas”. Los neurotransmisores
Casi todos los órganos viscerales reciben inervación doble:
propuestos para estos axones comprenden ATP, un polipéptido
están inervados por fibras tanto simpáticas como parasimpáti-
llamado péptido intestinal vasoactivo (vasoactive intestinal
cas. En esta situación, los efectos de las dos divisiones del SNA
peptide [VIP]), y óxido nítrico (nitric oxide [NO]).
pueden ser antagonistas, complementarios o cooperativos (cua-
Los axones parasimpáticos no adrenérgicos, no colinérgi-
dro 9-7).
cos que inervan los vasos sanguíneos del pene hacen que los
músculos lisos de esos vasos se relajen, lo que produce vaso-
dilatación y una erección consiguiente del pene (figura 20-21).
Efectos antagonistas
Se ha mostrado que estos axones parasimpáticos usan el gas
óxido nítrico (sección 7.6) como su neurotransmisor. De ma- Los efectos de la inervación simpática y parasimpática de la
nera similar, el óxido nítrico parece funcionar como el neu- región del marcapasos del corazón son el mejor ejemplo del
Cuadro 9-7 | Efectos adrenérgicos y colinérgicos de nervios simpáticos y parasimpáticos
Efecto de
Simpático Parasimpático
Órgano Acción Receptor* Acción Receptor*
Ojo
Iris
Músculo radial Contrae α1 — —
Músculo circular — — Contrae M
Corazón
Nodo sinoauricular Acelera β1 Desacelera M
Contractilidad Aumenta β1 Disminuye M

(aurículas)
Músculo liso vascular
Piel, vasos esplácnicos Contrae α, β — —
Vasos de músculo esquelético Relaja β2 — —
Relaja M** — —
Músculo liso bronquiolar Relaja β2 Contrae M
Tracto gastrointestinal
Músculo liso
Paredes Relaja β2 Contrae M
Esfínteres Constriñe α1 Relaja M
Secreción Disminuye α1 Aumenta M
Plexo mientérico Inhibe α1 — —
Músculo liso genitourinario
Pared de la vejiga Relaja β2 Contrae M
Esfínter uretral Constriñe α1 Relaja M
Útero, gestante Relaja β2 — —
Contrae α1 — —
Pene Eyaculación α1 Erección M
Piel
Músculo liso pilomotor Contrae α1 — —
Glándulas sudoríparas
Termorreguladoras Aumenta M — —
Apocrinas (estrés) Aumenta α1 — —
* Los receptores adrenérgicos están indicados como alfa (α) o beta (β); los receptores colinérgicos están indicados como muscarínicos (M).
** El músculo liso vascular en el músculo esquelético tiene fibras dilatadoras colinérgicas simpáticas.
Fuente: Reproducido y modificado, con autorización, de Katzung, B.G.: Basic and Clinical Pharmacology, 6th edition, copyright Appleton & Lange, Norwalk,
CT, 1995.
256 Capítulo 9
antagonismo de estos dos sistemas. En este caso, fibras simpá- pone de fármacos más nuevos (darifenacina y solifenacina)
ticas y parasimpáticas inervan las mismas células. La estimula- para bloquear los subtipos de receptor muscarínico específicos
ción adrenérgica por fibras simpáticas aumenta la frecuencia (principalmente M3) que median la estimulación parasimpá-
cardiaca, mientras que la liberación de acetilcolina a partir de tica de las contracciones de la vejiga.
fibras parasimpáticas la disminuye. Se observa un reverso de este El reflejo de la micción también aumenta por actividad de
antagonismo en el tubo digestivo, donde los nervios simpáti- nervios simpáticos, que incrementa el tono del músculo detru-
cos inhiben y los parasimpáticos estimulan los movimientos y sor (de la vejiga); de esta manera, la división simpática actúa
secreciones intestinales. en cooperación con la parasimpática en el control de la mic-
Los efectos de la estimulación simpática y parasimpática ción. Así, los estados emocionales que se acompañan de acti-
sobre el diámetro de la pupila del ojo son análogos a la inerva- vidad nerviosa simpática alta (como el temor extremo) pueden
ción recíproca de músculos esqueléticos flexores y extensores dar por resultado micción refleja a volúmenes de la vejiga que
por neuronas motoras somáticas (sección 12.5). Esto se debe en circunstancias normales son demasiado bajos como para
a que el iris contiene capas de músculo antagonistas. La con- desencadenar este reflejo.
tracción de los músculos radiales, inervados por nervios
simpáticos, causa dilatación; la contracción de los músculos
circulares, inervados por terminaciones nerviosas parasimpá-
ticas, origina constricción de las pupilas (figura 10-28).
Órganos sin inervación doble
Si bien casi todos los órganos reciben inervación doble, algu-
nos sólo reciben inervación simpática; éstos incluyen:
Efectos complementarios
y cooperativos 1. la médula suprarrenal;
2. los músculos erectores del pelo en la piel;
Los efectos de los nervios simpáticos y parasimpáticos por lo 3. las glándulas sudoríparas en la piel, y
general son antagonistas; comoquiera que sea, en algunos casos 4. casi todos los vasos sanguíneos.
pueden ser complementarios o cooperativos. Los efectos son
complementarios cuando la estimulación simpática y parasim- En estos casos, la regulación se logra por aumentos o dis-
pática produce efectos similares. Los efectos son cooperativos minuciones del tono (índice de activación) de las fibras simpá-
cuando la estimulación simpática y parasimpática produce dife- ticas. Por ejemplo, la constricción de vasos sanguíneos cutá-
rentes efectos que funcionan juntos para promover una acción neos se produce por aumento de la actividad simpática que
única. estimula receptores α-adrenérgicos, y la vasodilatación depen-
Los efectos de la estimulación simpática y parasimpática de de estimulación disminuida de nervios simpáticos.
sobre la secreción de glándulas salivales son complementa- El sistema simpático-adrenal se requiere para la termogé-
rios. La secreción de saliva acuosa es estimulada por nervios nesis sin estremecimiento: los animales privados de su sistema
parasimpáticos, que también estimulan la secreción de otras simpático y de sus suprarrenales no pueden tolerar el estrés
glándulas exocrinas en el tracto digestivo. Los nervios simpá- por frío. El sistema simpático en sí se requiere para respuestas
ticos estimulan la constricción de vasos sanguíneos en todo el termorreguladoras apropiadas al calor. En un cuarto caliente,
tracto digestivo. El decremento resultante del flujo sanguíneo por ejemplo, la estimulación simpática disminuida produce
hacia las glándulas salivales causa la producción de una saliva dilatación de los vasos sanguíneos en la piel, lo que aumenta
más espesa y más viscosa. el flujo sanguíneo cutáneo y proporciona mejor radiación de
Los efectos de la estimulación simpática y parasimpática calor. En contraste, durante el ejercicio la actividad simpática
sobre los sistemas reproductor y urinario son cooperativos. La aumenta, lo que causa constricción de los vasos sanguíneos
erección del pene, por ejemplo, se debe a vasodilatación origi- en la piel de las extremidades y estimulación de las glándulas
nada por estimulación nerviosa parasimpática; la eyaculación sudoríparas en el tronco.
se debe a estimulación por medio de nervios simpáticos. De Las glándulas sudoríparas en el tronco secretan un
este modo, las dos divisiones del SNA cooperan para permitir líquido acuoso en respuesta a estimulación simpática coli-
la función sexual del varón. También cooperan en la mujer; la nérgica. La evaporación de este sudor diluido ayuda a enfriar
erección del clítoris y las secreciones vaginales son estimula- el cuerpo. Las glándulas sudoríparas también secretan una
das por nervios parasimpáticos, mientras que el orgasmo es sustancia química llamada bradicinina en respuesta a la esti-
una respuesta nerviosa simpática, como lo es en el varón. mulación simpática. La bradicinina estimula la dilatación de
También hay cooperación entre las dos divisiones en el los vasos sanguíneos superficiales cerca de las glándulas su-
reflejo de la micción. Aunque la contracción de la vejiga urina- doríparas, lo que ayuda a radiar algo de calor pese al hecho
ria es en su mayor parte independiente de la estimulación ner- de que otros vasos sanguíneos cutáneos están constreñidos.
viosa, es promovida en parte por la acción de nervios para- Al concluir el ejercicio, la estimulación simpática se reduce,
simpáticos. Esto se aprovecha en clínica para ayudar a personas lo que hace que los vasos sanguíneos cutáneos se dilaten;
con incontinencia (micción involuntaria) causada por vejiga esto aumenta el flujo sanguíneo hacia la piel, lo que ayuda a
urinaria hiperactiva. En esta afección, las contracciones del eliminar calor metabólico. Note que todas estas respuestas
músculo detrusor (de la vejiga urinaria; sección 17.1) son es- termorreguladoras se logran sin la participación directa del
timuladas por ACh liberada por axones parasimpáticos. Se dis- sistema parasimpático.
gran esta información y responden al modificar la actividad de

neuronas preganglionares del SNA. Los centros neurales que
La disreflexia autonómica, una afección grave que produce controlan de manera directa la actividad de nervios del SNA
aumentos rápidos de la presión arterial que pueden llevar a apo- están influidos por áreas superiores del encéfalo, así como por
plejía (enfermedad cerebrovascular), ocurre en 85% de las per- aferencias sensoriales.
sonas con tetraplejía, y en otras con lesiones de la médula El bulbo raquídeo del tallo encefálico controla muchas acti-
espinal por arriba del sexto nivel torácico. Las lesiones de la vidades del SNA. Casi todas las respuestas autonómicas pueden
médula espinal primero producen los síntomas de choque espi- desencadenarse mediante estimulación experimental del bulbo
nal, que se caracteriza por pérdida de reflejos tanto del músculo raquídeo, donde están ubicados los centros para el control de
esquelético como del SNA. Después de un periodo, ambos
los sistemas cardiovascular, pulmonar, urinario, reproductor y
tipos de reflejos regresan en un estado exagerado. Los múscu-
digestivo. Gran parte de las aferencias sensoriales hacia estos
los esqueléticos pueden tornarse espásticos en ausencia de los
efectos inhibidores de vías descendentes, y los órganos visce- centros viaja en las fibras aferentes del nervio vago —un nervio
rales experimentan hipersensibilidad por denervación. Los pa- mixto que contiene fibras tanto sensoriales como motoras—.
cientes en este estado tienen dificultad para vaciar la vejiga Los reflejos que se producen se listan en el cuadro 9-8.
urinaria, y a menudo se necesita un sondeo de la vejiga. Aunque regula de manera directa la actividad de fibras
Los estímulos nocivos, como sobredistensión de la vejiga motoras del SNA, el bulbo raquídeo en sí se encarga de la
urinaria, pueden originar activación refleja de los nervios simpá- regulación por áreas superiores del encéfalo. Una de estas
ticos por debajo de la lesión de la médula espinal. Esto produce áreas es el hipotálamo, la región del encéfalo que contiene
carne de gallina, piel fría y vasoconstricción en las regiones iner- centros para el control de la temperatura corporal, el hambre
vadas por la médula espinal por debajo del nivel de la lesión. El y la sed; para la regulación de la hipófisis, y (junto con el sis-
aumento de la presión arterial originado por esta vasoconstric-
tema límbico y la corteza cerebral) para diversos estados emo-
ción activa receptores de presión que transmiten impulsos a lo
cionales. Dado que varias de estas funciones comprenden
largo de fibras nerviosas sensoriales hacia el bulbo raquídeo. En
respuesta a estas aferencias sensoriales, el bulbo raquídeo activación apropiada de nervios simpáticos y parasimpáticos,
dirige una lentificación refleja de la frecuencia cardiaca, y vaso- muchos científicos consideran que el hipotálamo es el princi-
dilatación. No obstante, puesto que la lesión espinal bloquea los pal centro regulador del SNA.
impulsos descendentes, la piel por arriba de la lesión está El sistema límbico es un grupo de tractos de fibras, y nú-
caliente y húmeda (debido a vasodilatación y secreción de glán- cleos, que forman un anillo alrededor del tallo encefálico (sec-
dulas sudoríparas), pero está fría (debido a vasoconstricción) ción 8.2). Incluye la circunvolución cingulada de la corteza
por debajo del nivel del daño de la médula espinal. cerebral, el hipotálamo, el fórnix (un tracto de fibras), el hipo-
campo y el núcleo amigdaloide (figura 8-15). El sistema límbico
participa en impulsos emocionales básicos, como enojo, temor,
sexo y hambre. Las respuestas viscerales características de estos
Control del SNA por centros estados emocionales dependen de la participación del sistema
encefálicos superiores límbico con el control de la función del SNA. El rubor, la pali-
dez, el desmayo, la aparición de sudor frío, una frecuencia car-
Las funciones viscerales están reguladas en gran parte por diaca rápida y las “mariposas en el estómago” son sólo algunas
reflejos del SNA. En casi todos estos reflejos, las aferencias de las muchas reacciones viscerales que acompañan a las emo-
sensoriales se transmiten hacia centros encefálicos que inte- ciones como resultado de activación del SNA.
Cuadro 9-8 | Efectos resultantes de las aferencias sensitivas provenientes de fibras aferentes
en el vago, que transmiten esta aferencia hacia centros en el bulbo raquídeo
Órganos Tipos de receptores Efectos reflejos
Pulmones Receptores de estiramiento Se inhibe la inhalación adicional; se estimula el aumento de la frecuencia cardiaca y
la vasodilatación
Receptores tipo J Estimulados por congestión pulmonar: producen sensaciones de falta de aliento, y
causan una disminución refleja de la frecuencia cardiaca y la presión arterial
Aorta Quimiorreceptores Se estimulan por aumento de CO2 y disminución de O2: producen aumento de las
frecuencias respiratoria y cardiaca, y vasoconstricción
Barorreceptores Se estimulan por presión arterial aumentada: producen una disminución refleja de la
frecuencia cardiaca
Corazón Receptores de distensión Inhiben la secreción de hormona antidiurética, lo que aumenta el volumen de orina
auricular excretado
Receptores de distensión en Producen una disminución refleja de la frecuencia cardiaca y vasodilatación

los ventrículos
Tracto gastrointestinal Receptores de estiramiento Sensaciones de saciedad, molestias y dolor

258 Capítulo 9
Las correlaciones del SNA del mareo por movimiento

(cinetosis) —náuseas, sudoración y cambios cardiovascula- | PUNTO DE CONTROL
res— se eliminan al cortar los tractos motores del cerebelo. 6. Defina adrenérgico y colinérgico, y use estos
Esto demuestra que los impulsos desde el cerebelo hacia el términos para describir los neurotransmisores de
bulbo raquídeo influyen sobre la actividad del SNA. Observa- diferentes fibras nerviosas del SNA.
ciones experimentales y clínicas también han demostrado que 7. Liste los efectos de la estimulación simpático-
los lóbulos frontal y temporal de la corteza cerebral influyen adrenal sobre diferentes órganos efectores. En cada
sobre áreas inferiores del encéfalo como parte de su participa- caso, indique si el efecto se debe a estimulación de
ción en la emoción y la personalidad. receptores α o β.
Los estudios indican que el envejecimiento se relaciona 8. Describa los efectos del fármaco atropina y
con actividad aumentada del sistema nervioso simpático. Esto explíquelos en términos de las acciones del sistema
representa mayor tono simpático tónico en adultos sanos, no parasimpático.
una respuesta aumentada al estrés. Se ha sugerido que la acti- 9. Explique cómo los efectos de los sistemas
vidad tónica más alta de nervios simpáticos puede promover simpático y parasimpático pueden ser antagonistas,
el catabolismo aumentado, lo que genera calor y ayuda a com- cooperativos o complementarios. Incluya en su
batir las mayores cantidades de tejido adiposo en el anciano; explicación ejemplos específicos de estos tipos
sin embargo, el aumento crónico del tono simpático puede diferentes de efectos.
incrementar el riesgo de hipertensión y enfermedades cardio- 10. Explique los mecanismos involucrados cuando una
vasculares. persona presenta rubor. ¿Qué estructuras están
involucradas en esta respuesta?
Tradicionalmente, la distinción entre el sistema somático y el
SNA se basó en que el primero está bajo control consciente, no
así el segundo. Empero, los científicos han aprendido que los
procesos conscientes en el cerebro pueden influir sobre la acti-
vidad del SNA. En técnicas de biorretroalimentación, datos
obtenidos a partir de dispositivos que detectan y amplifican
cambios de la presión arterial y la frecuencia cardiaca, por ejem-
plo, se “retroalimentan” a pacientes en forma de señales lumi-
nosas o tonos audibles. A menudo es posible entrenar a los
pacientes para que reduzcan de manera consciente la frecuen-
cia de las señales y, a la postre, controlen actividades viscerales
sin la ayuda de un aparato. La biorretroalimentación se ha usado
de manera exitosa para tratar hipertensión, estrés y cefaleas
migrañosas.
Interacciones
HP Li
HPer Links
k (hi
(hiperlink
li k d
de HP [[H
[Human Ph ]) d
Physiology])
i l dell sistema
i t
nervioso con otros sistemas corporales
Sistema tegumentario ■ El encéfalo controla la función de la

parte posterior de la hipófisis (p. 329)
■ El sistema nervioso inerva órganos del
sistema urinario para controlar la
■ La piel aloja receptores para calor, micción (p. 576)
frío, dolor, presión y vibración (p. 267) ■ Los nervios del SNA ayudan a regular
■ Las neuronas aferentes conducen Sistema circulatorio el flujo sanguíneo renal (p. 582)
impulsos desde receptores cutáneos ■ El sistema circulatorio transporta O2 y
(p. 268)
■ Las neuronas simpáticas que inervan
CO2, nutrientes y líquidos hacia, y
desde, todos los órganos, incluso el Sistema digestivo
la piel ayudan a regular el flujo
encéfalo y la médula espinal (p. 401) ■ El tracto gastrointestinal proporciona
sanguíneo cutáneo (p. 468) ■ Los nervios del SNA ayudan a regular nutrientes para todos los órganos del
el gasto cardiaco (p. 445) cuerpo, incluso los del sistema
Sistema esquelético ■ Los nervios del SNA promueven la
constricción y dilatación de vasos ■
nervioso (p. 613)
Los nervios del SNA inervan los
■ El esqueleto apoya y protege el sanguíneos, lo que ayuda a regular el órganos de la digestión (p. 615)
encéfalo y la médula espinal (p. 204) flujo sanguíneo y la presión arterial ■ El tracto gastrointestinal contiene un
■ Los huesos almacenan calcio (p. 460) sistema neural complejo, llamado
necesario para la función neural encéfalo entérico, que regula su
(p. 683) motilidad y secreciones (p. 640)
■ Las neuronas aferentes de receptores Sistema inmunitario ■ Las secreciones del jugo gástrico
sensoriales vigilan los movimientos de pueden estimularse mediante
■ Factores químicos llamados citocinas,
articulaciones (p. 264) activación de regiones del encéfalo
liberados por células del sistema
inmunitario, actúan sobre el encéfalo (p. 638)
■ El hambre está controlada por centros
Sistema muscular para promover una fiebre (p. 490)
■ Las citocinas del sistema inmunitario en el hipotálamo del encéfalo (p. 665)
■ Las contracciones musculares actúan sobre el encéfalo para
generan calor corporal para mantener
una temperatura constante para la
modificar su regulación de la
secreción de la hipófisis (p. 506) Sistema reproductor
función neural (p. 667) ■ El sistema nervioso participa en la ■ Las gónadas producen hormonas
■ Las neuronas aferentes de husos regulación de la respuesta inmunitaria sexuales que influyen sobre el
musculares transmiten impulsos hacia (p. 506) desarrollo del encéfalo (p. 702)
el SNC (p. 381) ■ El encéfalo ayuda a regular las
■ Las neuronas motoras somáticas secreciones de hormonas
inervan los músculos esqueléticos Sistema respiratorio gonadotrópicas a partir de la parte
(p. 380) anterior de la hipófisis (p. 329)
■ Los pulmones proporcionan oxígeno
■ Las neuronas motoras del SNA ■ Los nervios del SNA regulan el flujo
para todos los sistemas corporales, y
inervan los músculos cardiaco y liso eliminan dióxido de carbono (p. 525) sanguíneo hacia los genitales
(p. 240) ■ Los centros neurales dentro del externos, lo que contribuye a la
encéfalo controlan la respiración respuesta sexual masculina y
femenina (p. 705)
Sistema endocrino (p. 546)
■ Los sistemas nervioso y endocrino
■ Muchas hormonas, entre ellas los cooperan en el control de la lactancia
esteroides sexuales, actúan sobre el Sistema urinario (p. 740)
encéfalo (p. 332) ■ Los riñones eliminan desechos
■ Las hormonas y los
metabólicos y ayudan a mantener la
neurotransmisores, como la adrenalina homeostasis del plasma sanguíneo
y noradrenalina, pueden tener (p. 575)
acciones sinérgicas sobre un tejido ■ Los riñones regulan las
blanco (p. 316)
concentraciones plasmáticas de Na+,
■ Las neuronas del SNA inervan
K+ y otros iones necesarios para el
glándulas endocrinas, como los funcionamiento de las neuronas
islotes pancreáticos (p. 672) (p. 597)
■ El encéfalo controla la función de la
parte anterior de la hipófisis (p. 329)
259
450 Capítulo 14
| PUNTO DE CONTROL
Después de estudiar esta sección, debe ser capaz de:
1. Describa cómo el volumen sistólico está intrínsecamente
regulado por el EDV. ¿Por qué es importante esta
✔ Explicar las fuerzas que actúan en los capilares, y cómo
puede producirse edema.
regulación?
✔ Explicar cómo los riñones regulan el volumen
2. Describa los efectos de la estimulación de nervios del sanguíneo, y la regulación hormonal de este proceso.
sistema nervioso autónomo sobre la frecuencia cardiaca
y el volumen sistólico.
3. Defina los términos precarga y poscarga, y explique El volumen de sangre representa una parte, o compar-
cómo estos factores afectan el gasto cardiaco. timiento, del agua corporal total. Alrededor de dos terceras
4. Liste los factores que afectan el retorno venoso. Usando partes del agua corporal total están contenidas dentro de las
un diagrama de flujo, muestre cómo un retorno venoso células —en el compartimiento intracelular—. La tercera parte
aumentado puede llegar a provocar aumento del gasto restante se encuentra en el compartimiento extracelular. Este
cardiaco. líquido extracelular normalmente está distribuido de modo
que alrededor de 80% está contenido en los tejidos —como
líquido tisular, o intersticial—; el plasma sanguíneo explica el
20% restante (figura 14-8).
La distribución de agua entre el líquido intersticial y el
plasma sanguíneo está determinada por un equilibrio entre
14.2 VOLUMEN SANGUÍNEO fuerzas que se oponen, que actúan en los capilares. La presión
arterial, por ejemplo, promueve la formación de líquido inters-
El líquido en el ambiente extracelular del cuerpo está dis-
ticial a partir del plasma, donde las fuerzas osmóticas llevan
tribuido entre los compartimientos de sangre y líquido agua desde los tejidos hacia el sistema vascular. El volumen
intersticial por fuerzas que actúan a través de las paredes total de líquido intracelular y extracelular normalmente se
de los capilares. Los riñones influyen sobre el volumen de mantiene constante por un equilibrio entre la pérdida de agua
y el ingreso de esta última. Así, los mecanismos que afectan el
sangre porque la orina se deriva del plasma sanguíneo, y
consumo de bebidas, el volumen de orina y la distribución de
las hormonas antidiuréticas (ADH) y la aldosterona actúan agua entre el plasma y el líquido intersticial, ayudan a regular
sobre los riñones para ayudar a regular el volumen de el volumen sanguíneo y, por este medio, ayudan a regular el
sangre. gasto cardiaco y el flujo de sangre.
Intracelular Extracelular Excreción

27 a 30 L 14 a 16.5 L de agua
Membrana por 24 h
Pared capilar
celular
Riñones
0.6 a 1.5 L
Volumen Volumen
del líquido del plasma Pulmones
Citoplasma intersticial sanguíneo 0.3 a 0.4 L
11 a 13 L 3.0 a 3.5 L
Piel (glándulas
sudoríparas)
0.2 a 1.0 L
Ingestión de agua
por 24 h Tracto gastrointestinal Heces
(bebida + comida) 0.1 a 0.2 L
1.5 a 2.5 L de H2O de H2O
Figura 14-8 Distribución del agua corporal entre los compartimientos intracelular y extracelular. El compartimiento extracelular
incluye el plasma sanguíneo y el líquido intersticial (tisular).
Gasto cardiaco, flujo sanguíneo y presión arterial 451
Intercambio de líquido Donde

Pc = presión hidrostática en el capilar
entre capilares y tejidos πi = presión coloidosmótica del líquido intersticial (tisular)
La distribución de líquido extracelular entre los compartimientos Pi = presión hidrostática del líquido intersticial
plasmático e intersticial se encuentra en un estado de equilibrio πp = presión coloidosmótica del plasma sanguíneo
dinámico. En condiciones normales el líquido tisular no es “está- La expresión a la izquierda del signo de menos representa
tico”; más bien, es un medio que circula en forma continua, que la suma de fuerzas que actúan para mover líquido hacia fuera
se forma a partir del sistema vascular y que regresa a este último. del capilar. La expresión a la derecha representa la suma de fuer-
Así, las células tisulares reciben continuamente un aporte fresco zas que actúan para mover líquido hacia el capilar. En la figura
de glucosa y otros solutos plasmáticos que se filtran a través de 14-9 se proporcionan valores típicos para capilares sanguíneos
canales endoteliales pequeños en las paredes capilares. en músculos esqueléticos. Note que la suma de las fuerzas que
La filtración se produce por la presión sanguínea dentro actúan sobre el capilar es un número positivo en el extremo
de los capilares. Esta presión hidrostática, que se ejerce con- arteriolar del capilar, y negativo en el extremo venular. El exa-
tra la pared capilar interna, es de alrededor de 37 mm Hg en el men de la figura 14-9 revela que este cambio se origina por el
extremo arteriolar de capilares sistémicos, y disminuye hasta decremento de la presión hidrostática (presión sanguínea) den-
aproximadamente 17 mm Hg en el extremo venular de los capi- tro del capilar conforme la sangre viaja desde el extremo arte-
lares. La presión de filtración neta es igual a la presión hidros- riolar hacia el extremo venular. El valor positivo en el extremo
tática de la sangre en los capilares menos la presión hidrostática arteriolar indica que las fuerzas de Starling que favorecen la
del líquido tisular fuera de los capilares, que se opone a la filtra- filtración de líquido hacia afuera del capilar predominan. El
ción. Si, como un ejemplo extremo, los dos valores fueran igua- valor negativo en el extremo venular indica que las fuerzas de
les, no habría filtración. La magnitud de la presión hidrostática Starling netas favorecen el regreso de líquido al capilar. Así, el
tisular varía de un órgano a otro. Con una presión hidrostá- líquido abandona los capilares en el extremo arteriolar y regresa
tica en el líquido intersticial de 1 mm Hg, como es fuera de los a los capilares en el extremo venular (figura 14-9, arriba).
capilares de músculos esqueléticos, la presión de filtración neta
sería de 37 − 1 = 36 mm Hg en el extremo arteriolar del capilar,
y de 17 − 1 = 16 mm Hg en el extremo venular.
La glucosa, moléculas orgánicas de tamaño comparable,
sales inorgánicas y iones, se filtran junto con agua a través de
Investigación de caso INDICIOS
los poros capilares. Así, las concentraciones de estas sustancias Charlie recibió líquido que contenía albúmina,
en el líquido intersticial (tisular) son iguales que en el plasma. por vía intravenosa.
De cualquier modo, la concentración de proteína del líquido ■ ¿Cuál es la función de la albúmina?
intersticial (2 g/100 ml) es menor que la concentración de pro- ■ ¿Por qué se usó albúmina en lugar de dextrosa
teína del plasma (6 a 8 g/100 ml). Esta diferencia se debe a la
(glucosa)?
filtración restringida de proteínas a través de los poros capilares.
Por ende, la presión osmótica ejercida por las proteínas plasmá-
ticas —llamada la presión coloidosmótica del plasma (porque
las proteínas están presentes en una suspensión coloidal)— es Esta opinión “clásica” de la dinámica de los capilares se ha
mucho mayor que la presión coloidosmótica del líquido intersti- modificado durante los últimos años porque ha quedado claro
cial. La diferencia entre estas dos presiones osmóticas se llama la que el equilibrio de filtración y resorción varía en diferentes
presión oncótica. La presión coloidosmótica del líquido intersti- tejidos y en diferentes situaciones en un capilar particular. Por
cial es suficientemente baja como para que se haga caso omiso ejemplo, los músculos precapilares que funcionan como esfín-
de ella, de modo que la presión oncótica es en esencia igual a teres pueden abrir un capilar o cerrarlo. Cuando el capilar está
la presión coloidosmótica del plasma. Se ha estimado que este abierto, el flujo de sangre es alto, y la fuerza de filtración neta
valor es de 25 mm Hg. Puesto que el agua se moverá por ósmosis excede la fuerza para el regreso osmótico de agua en toda la
desde la solución de presión osmótica más baja hacia la solución longitud del capilar. Sucede lo contrario si el esfínter precapilar
de presión osmótica más alta (capítulo 6), esta presión oncótica se cierra y el flujo sanguíneo a través del capilar se reduce.
favorece el movimiento de agua hacia los capilares. Las fuerzas de Starling hacen que haya un intercambio
El hecho de si el líquido se moverá hacia afuera o hacia continuo de plasma y líquido intersticial. Comoquiera que sea,
dentro del capilar depende de la magnitud de la presión de el regreso de líquido hacia el sistema vascular en los extremos
filtración neta, que varía desde el extremo arteriolar hacia el venulares de los capilares no es exactamente igual a la cantidad
venular del capilar, y de la presión oncótica. Estas fuerzas filtrada en los extremos arteriolares. De acuerdo con algunos
opuestas que afectan la distribución de líquido a través de los estimados, alrededor de 85% del filtrado capilar se regresa de
capilares se conocen como fuerzas de Starling, y sus efectos manera directa a los capilares; el 15% restante (que asciende a
pueden calcularse de acuerdo con esta relación: al menos 2 L por día) se devuelve al sistema vascular mediante
El movimiento de líquido es proporcional a: el sistema linfático. Los capilares linfáticos (figura 13-36) dre-
nan el líquido intersticial y proteínas excesivos y, por medio de
(Pc + πi) − (Pi + πp) los vasos linfáticos, finalmente devuelven este líquido al sis-
(Líquido afuera)
o afu (Líquido
uera)) − (Líqu
uido dentro)
o den tema venoso.
452 Capítulo 14
Líquido
tisular
Ab
ta
ne
sor
n
ción
ció
Filtra
neta
Capilar
Flujo
sanguíneo
Fuerza hacia Fuerza hacia

afuera neta dentro neta
Arteriola Vénula
Extremo arterial Extremo venoso

del capilar del capilar
(Pc + πi) – (Pi + πp)
(Líquido fuera) (Líquido dentro)
(37 + 0) – (1 + 25) (17 + 0) – (1 + 25)

= 11 mm Hg = –9 mm Hg
Filtración neta Absorción neta
Donde Pc = presión hidrostática en el capilar

πi = presión coloidosmótica del líquido intersticial
Pi = presión hidrostática del líquido intersticial
πp = presión coloidosmótica del plasma sanguíneo
Figura 14-9 Distribución de líquido a través de las paredes de un capilar. El líquido tisular, o intersticial, se forma por filtración (flechas
de color amarillo) como resultado de las presiones sanguíneas en los extremos arteriolares de los capilares; la presión coloidosmótica de las
proteínas plasmáticas (flechas de color anaranjado) lo devuelve a los extremos venulares de los capilares.
APLICACIÓN CLÍNICA Causas de edema

La acumulación excesiva de líquido intersticial se conoce como
En la enfermedad tropical filariasis, los mosquitos transmiten un
edema. Esta afección normalmente se evita por medio de un
parásito gusano nematodo a seres humanos. Las larvas de
estos gusanos invaden vasos linfáticos y bloquean el drenaje equilibrio apropiado entre la filtración capilar y la captación
linfático. El edema que se produce puede ser tan grave que los osmótica de agua, y mediante drenaje linfático apropiado. Así,
tejidos se hinchan hasta producir un aspecto parecido al de un el edema puede producirse por
elefante, con engrosamiento de la piel y formación de grietas en
la misma. Así, se aplica el nombre de elefantiasis a esta afec- 1. presión arterial alta, que aumenta la presión capilar y
ción (figura 14-10). La Organización Mundial de la Salud estima causa filtración excesiva;
que esta enfermedad en la actualidad afecta al menos a 120 2. obstrucción venosa, como en la flebitis (en la cual se
millones de personas, principalmente en India y África. Se ha forma un trombo en una vena) o compresión mecánica
encontrado que un nuevo régimen farmacológico es 99% eficaz de venas (p. ej., durante el embarazo), lo que produce
contra el parásito que produce la filariasis, y ahora está en pro- un aumento congestivo de la presión capilar;
ceso un esfuerzo mundial por erradicar esta enfermedad. 3. escape de proteínas plasmáticas hacia el líquido
intersticial, que causa flujo osmótico de agua reducido
Gasto cardiaco, flujo sanguíneo y presión arterial 453
Cuadro 14-2 | Causas de edema

Causa Comentarios
Aumento de la Aumenta la presión de filtración capilar de
presión arterial u modo que se forma más el líquido tisular en
obstrucción venosa los extremos arteriolares de capilares.
Incremento de la Disminuye la ósmosis de agua hacia los

concentración de extremos venulares de capilares. Por lo
proteína en los general un edema tisular localizado debido
tejidos a escape de proteínas plasmáticas a través
de capilares durante inflamación y
reacciones alérgicas. Esta categoría
también comprende el mixedema debido a
hipotiroidismo.
Decremento de la Disminuye la ósmosis de agua hacia los

concentración de extremos venulares de capilares. Puede
proteína plasmática originarse por enfermedad del hígado (que
puede relacionarse con producción
insuficiente de proteínas plasmáticas), y
enfermedad renal (debida a escape de
proteína plasmática hacia la orina), o
malnutrición proteínica.
Obstrucción de vasos Infecciones por gusanos redondos filariasis

Figura 14-10 Edema grave propio de la elefantiasis. Larvas linfáticos (nematodos) transmitidas por una cierta
parasitarias que bloquean el drenaje linfático producen edema tisular, especie de mosquito bloquean el drenaje
así como el tremendo agrandamiento de las extremidades y el escroto linfático, lo que causa el edema y tremenda
en la elefantiasis. hinchazón de las áreas afectadas.
hacia los capilares (esto ocurre durante la inflamación y —de 99 a 98%— duplicaría el volumen de orina excretado (un
reacciones alérgicas como resultado de aumento de la aumento a 2% de la cantidad filtrada). Al llevar a la lógica más
permeabilidad capilar); allá, una duplicación del volumen de orina desde, por ejem-
4. mixedema, la producción excesiva de glucoproteínas plo, 1 a 2 L, daría por resultado la pérdida de 1 L adicional del
particulares (mucina) en la matriz extracelular causada volumen sanguíneo. El porcentaje de filtrado glomerular que se
por hipotiroidismo; resorbe —y, así, el volumen de orina y el volumen sanguíneo—
5. decremento de la concentración plasmática de proteína, se ajusta de acuerdo con las necesidades del cuerpo mediante la
como resultado de enfermedad hepática (el hígado acción de hormonas específicas sobre los riñones. Por medio de
sintetiza la mayor parte de las proteínas plasmáticas), o sus efectos sobre los riñones y los cambios resultantes del volu-
enfermedad renal en la cual las proteínas plasmáticas se men sanguíneo, estas hormonas desempeñan funciones impor-
excretan en la orina, u tantes en la regulación del sistema cardiovascular.
6. obstrucción del drenaje linfático (cuadro 14-2).
Regulación por la hormona

Regulación del volumen sanguíneo antidiurética (ADH)
por los riñones Una de las principales hormonas involucradas en la regulación
del volumen sanguíneo es la hormona antidiurética (ADH),
La formación de orina empieza de la misma manera que la for- también conocida como vasopresina. Esta hormona es produ-
mación de líquido intersticial: por filtración de plasma a través cida por neuronas en el hipotálamo, transportada por axones
de poros capilares. Estos capilares se conocen como glomérulos, hacia la parte posterior de la hipófisis, y liberada desde su
y el filtrado que producen entra a un sistema de túbulos que glándula de almacenamiento en respuesta a estimulación hipo-
transporta el filtrado y lo modifica (por mecanismos que se talámica (sección 11.3). La liberación de ADH desde la parte
comentan en el capítulo 17). El volumen sanguíneo total es de posterior de la hipófisis ocurre cuando neuronas en el hipotá-
sólo alrededor de 5.5 L, aunque los riñones producen aproxima- lamo llamadas osmorreceptores detectan un aumento de la
damente 180 L/día del filtrado de sangre; así, la mayor parte de osmolalidad plasmática (figura 14-11).
este filtrado se debe devolver al sistema vascular y reciclar. Sólo Un incremento de la osmolalidad plasmática ocurre
alrededor de 1.5 L de orina se excretan a diario; 98 a 99% de la cuando el plasma se hace más concentrado. Esto puede pro-
cantidad filtrada se resorbe de regreso al sistema vascular. ducirse por deshidratación o por ingestión excesiva de sal.
El volumen de orina excretado puede variar por cambios La estimulación de osmorreceptores produce sensaciones de
de la resorción del filtrado. Si 99% del filtrado se resorbe, por sed, lo que lleva a incremento de la ingestión de agua, y un
ejemplo, 1% debe excretarse. Disminuir la resorción sólo 1% aumento de la cantidad de ADH liberada desde la parte poste-
Lectura
Regulación de la García, L., Rodríguez, O. y Rodríguez, O.
B. (2011). Regulación de la respiración:
organización morfofuncional de su
respiración: organización sistema de control. MEDISAN, 15 (4),
558-567. shorturl.at/bfoAN
morfofuncional de su
sistema de control
MEDISAN 2011; 15(4):558
COMUNICACIÓN BREVE
Regulación de la respiración: organización morfofuncional de su sistema de

control
Regulation of breathing: morphological and functional organization of its

control system
MsC. Lizet García Cabrera, 1 MsC. Oscar Rodríguez Reyes 2

y MsC. Oscar
Bernardo Rodríguez Carballosa 3
1
Especialista de I Grado en Fisiología Normal y Patológica. Máster en Urgencias
Estomatológicas. Profesora Asistente. Universidad de Ciencias Médicas. Facultad de
Estomatología, Santiago de Cuba, Cuba.
2
Especialista de I Grado en Fisiología Normal y Patológica. Máster en Urgencias
Estomatológicas. Instructor. Universidad de Ciencias Médicas. Facultad de
Estomatología, Santiago de Cuba, Cuba.
3
Especialista de I Grado en Medicina Interna. Especialista de II Grado en Cuidados
Intensivos y Emergencias. Máster en Urgencias Médicas. Profesor Asistente. Facultad
de Ciencias Médicas No. 2, Santiago de Cuba, Cuba.
RESUMEN
La función principal y reguladora del sistema respiratorio es mantener las presiones

normales de oxígeno y dióxido de carbono, así como la concentración de iones H+ o
hidrogeniones, lo cual se consigue adecuando la ventilación pulmonar a las necesidades
metabólicas orgánicas de consumo y producción de ambos gases, respectivamente. A
pesar de las amplias variaciones en los requerimientos de captación de oxígeno y
eliminación de dióxido de carbono, las presiones arteriales de ambos elementos se
mantienen dentro de márgenes muy estrechos por una compleja regulación de la
ventilación de los pulmones mediante determinados sistemas de control. Por tratarse de
un tema muy complicado y disponerse ahora de nuevos conocimientos al respecto, se
decidió describir en este breve artículo la organización morfofuncional general de los
elementos que integran el sistema de control de la función respiratoria humana normal.
Palabras clave: respiración, ventilación pulmonar, oxígeno, dióxido de carbono,

hidrogenión, presión arterial
ABSTRACT
The regulating main function of the breathing system is to maintain the normal oxygen
and carbon dioxide pressures, as well as the H+ or hydrogen ions concentration, which is
achieving adapting the lung ventilation to the organic metabolic needs of consumption
and production of both gases, respectively. In spite of the wide variations in the
requirements of oxygen intake and of carbon dioxide elimination, the arterial pressures of
both elements remain within very narrow margins due to a complex regulation of the
lungs ventilation by means of certain control systems. As it is a very complicated topic
and as there are now new knowledge on this respect, it was decided to describe in this
MEDISAN 2011; 15(4):559
brief work the general morphological and functional organization of the elements that
form the control system of the normal human breathing function.
Key words: breathing, lung ventilation, oxygen, carbon dioxide, hydrogen ion, arterial
pressure
INTRODUCCIÓN
Las funciones homeostáticas y conductuales del aparato respiratorio están reguladas por
el sistema nervioso central (SNC), donde se origina el ritmo respiratorio básico. Hace
más de 70 años se observó que este se mantiene tras la eliminación del cerebro por
encima del tronco encefálico y que la respiración automática cesa después de seccionar
el tronco del encéfalo en la unión del bulbo raquídeo con la médula espinal.
Estos estudios demostraron que el proceso automático normal de la respiración se

origina en impulsos procedentes del tronco encefálico, aunque la experiencia enseña que
el automatismo respiratorio puede ser sobrepasado por órdenes corticales voluntarias.
Sin embargo, todavía en la actualidad, la localización histológica precisa de los centros

respiratorios en el bulbo, y la protuberancia está poco caracterizada, debido a que los
llamados centros respiratorios no constituyen núcleos separados, sino que están
formados por grupos de neuronas poco individualizadas.
Por ello, la creencia inicial de que determinadas funciones respiratorias residían en

estructuras circunscritas (los centros respiratorios) se ha modificado y, hoy día, se utiliza
el término generador central del ritmo o generador central del patrón respiratorio (CPG),
el cual está constituido por una serie de redes neuronales organizadas como oscilador
acoplador, capaces de elaborar un patrón de descargas que se mantiene
espontáneamente activo durante toda la vida y que subyace al ciclo periódico de
inspiración y espiración.
El CPG presenta un alto grado de redundancia funcional; este hecho, junto con su
distribución relativamente diseminada en el tronco del encéfalo, representa
probablemente un mecanismo para asegurar su funcionamiento de forma continua y
segura, la respiración es la única función que exige que los músculos esqueléticos se
contraigan ininterrumpidamente desde el nacimiento hasta la muerte. 1
La presente investigación se elaboró con el propósito de describir la organización

morfofuncional general de los elementos que constituyen el sistema de control de la
respiración y las interrelaciones que se establecen entre ellos.
SISTEMA DE CONTROL DE LA RESPIRACIÓN: CONSTITUCIÓN E

INTERRELACIONES 1-4
Los elementos que intervienen en el control de la respiración son de 3 tipos:
1. Sensores o receptores
2. Controladores
3. Efectores
MEDISAN 2011; 15(4):560
SENSORES
Se encargan de recibir la información y enviarla a los controladores (centros

respiratorios).
Sensores en el sistema nervioso central
1. Quimiorreceptores centrales
2. Receptores hipotalámicos (temperatura)
3. Centros en el prosencéfalo (funciones voluntarias)
Sensores fuera del SNC
1. Quimiorreceptores arteriales periféricos (fundamentalmente cuerpos carotídeos)

2. Receptores de las vías aéreas superiores: nasales, faríngeos, laríngeos
Receptores pulmonares
1. Receptores de estiramiento
2. Receptores de sustancias irritantes
3. Fibras C y receptores yuxtacapilares (receptores J)
Receptores de los músculos respiratorios (husos neuromusculares y órganos tendinosos

de Golgi)
Receptores de las articulaciones costovertebrales
Los sensores detectan cambios en disímiles parámetros, tales como:

1. Presiones parciales de oxígeno (PO2)
2. Presiones parciales de dióxido de carbono (PCO2)
3. Concentración de iones H+
4. Grado de distensión pulmonar
CONTROLADORES (CENTROS RESPIRATORIOS). REGULACIÓN NERVIOSA DE LA

FUNCIÓN RESPIRATORIA
Generan el ritmo respiratorio basal, procesan la información de los sensores y modifican,

en consecuencia, su nivel de actividad.
Los controladores o centros respiratorios tienen las siguientes funciones:
1. Establecer el ritmo de la respiración y actuar como generadores centrales del patrón

respiratorio.
2. Transmitir ese ritmo central a las motoneuronas que inervan los músculos
respiratorios.
3. Ajustar el ritmo respiratorio y de la respuesta motora a las necesidades metabólicas
(funciones homeostáticas), así como para cubrir las funciones conductuales y
voluntarias (funciones no homeostáticas).
4. Utilizar el mismo gasto de energía para llevar a cabo varias funciones.
Los experimentos de transección a distintos niveles del SNC permitieron concluir que los
centros encargados del control automático del ritmo respiratorio se localizaban en el
tronco encefálico; en función estos resultados se hablaba de:
MEDISAN 2011; 15(4):561
1. Centro neumotáxico, parte rostral de la protuberancia

2. Centro apnéustico, en la parte ventral
3. Serie de centros bulbares (principales responsables del ritmo respiratorio)
Los centros neumotáxico y apnéustico (o centros suprabulbares) se encargan de modular

y afinar el centro respiratorio.
• Centro neumotáxico
Está compuesto por neuronas que se agrupan en 2 núcleos, situados en la parte rostral
de la protuberancia:
1. Núcleo parabraquial medial
2. Núcleo de Köliker-Fuse
Función: Modular los centros respiratorios bulbares, pues la estimulación de las neuronas
del neumotáxico desactiva la inspiración, regula el volumen inspiratorio y, en
consecuencia, la frecuencia respiratoria, lo cual apunta hacia el hecho de que no parece
participar en la génesis del ritmo respiratorio, ya que puede existir un patrón normal en
su ausencia.
• Centro apnéustico
Su localización hística aún no está bien precisada, pero parece estar formado por una red
neuronal difusa, ubicada en la formación reticular de la protuberancia.
En investigaciones más recientes se precisa que la ablación del centro neumotáxico, al

combinarse con la vagotonía, da lugar a una respiración con inspiraciones prolongadas,
separadas por espiraciones breves.
Función: Se estima que es el centro o lugar de proyección e integración de diferentes

tipos de información aferente, que pueden finalizar la inspiración (interruptor
inspiratorio); proceso identificado en inglés con las siglas IO-S (inspiratory – off switch).
Tanto la estimulación vagal, por el aumento del volumen pulmonar, como la del centro
neumotáxico activan las neuronas IO-S y hacen que acabe la fase de inspiración.
Cuando este mecanismo se inactiva mediante la supresión de las aferencias vagales y de

los centros superiores aparece la apneusis.
Estas neuronas también se estimulan por el aumento de la temperatura corporal y

ocasionan la taquipnea (aumento de la frecuencia respiratoria), mecanismo que utilizan
algunos animales para disipar calor cuando están hipertérmicos.
Al igual que el centro neumotáxico, el IO-S no parece desempeñar una función crucial en
la génesis del ritmo respiratorio básico.
• Centros bulbares
Los estudios electrofisiológicos han mostrado la existencia de varios grupos neuronales

en distintos núcleos bulbares, capaces de aumentar su actividad (frecuencia de disparo
de potenciales de acción) durante la inspiración; sin embargo, a diferencia de lo que
ocurre en el corazón, no parece que haya un grupo único de células marcapasos en el
MEDISAN 2011; 15(4):562
bulbo donde se origina el ritmo respiratorio básico; por el contrario, el patrón de

inspiración-espiración es generado neuronas interconectadas, las cuales forman redes
que actúan como circuitos oscilantes.
Durante la inspiración, entre dichas redes, la frecuencia de disparo aumenta en varias

células (en distintos puntos), mientras que en la espiración otros grupos se activan.
Las neuronas que constituyen el CPG, se localizan de forma más o menos difusa
bilateralmente en el bulbo y forman parte de, al menos, 2 grupos de núcleos: respiratorio
dorsal y respiratorio ventral.
Grupo respiratorio dorsal: Está formado por neuronas localizadas en la región dorso
medial del bulbo y forma parte del núcleo del tracto solitario (nTS). Contiene
fundamentalmente neuronas inspiratorias de distintos tipos, clasificadas teniendo en
cuenta el momento de la inspiración en el que aumenta su actividad y el patrón de esta.
Funciones: Envían proyecciones a las motoneuronas de los nervios frénicos e

intercostales y son, por tanto, las responsables de la actividad mantenida del diafragma
durante la inspiración; también establecen conexiones con el grupo respiratorio ventral.
Núcleo del tracto solitario
Constituye la principal proyección de vías aferentes viscerales de los nervios

glosofaríngeo y vago, que llevan informaciones de la PO2, PCO2 y el pH (proveniente de
los quimiorreceptores periféricos) y de la presión arterial sistémica (desde los
barorreceptores aórticos).
El vago traslada información desde los receptores de estiramiento pulmonar, de modo

que la localización del grupo respiratorio dorsal en el núcleo del tracto solitario, indica
que es el lugar de integración de muchos reflejos cardiopulmonares que afectan el ritmo
respiratorio.
Grupo respiratorio ventral (GRV): Su distribución anatómica es más difusa que la del
dorsal y está constituido por agregados de células que se extienden longitudinalmente
por el bulbo, desde su zona caudal hasta la más rostral.
Se puede dividir en tres regiones:
- Parte caudal, denominada núcleo retroambiguo (GRV caudal o nRA), por su

relación con el núcleo ambiguo (nA) contiene fundamentalmente neuronas
espiratorias. Las zonas de muchas de estas neuronas establecen sinapsis con las
motoneuronas que controlan los músculos espiratorios intercostales y abdominales
(espiración forzada).
- Parte intermedia, denominada núcleo paraambiguo (GRV intermedio o nPA). Por

su distribución paralela al núcleo ambiguo contiene fundamentalmente neuronas
inspiratorias, pero incluye también las propiobulbares, las cuales coordinan la actividad
de los músculos respiratorios con el control de la resistencia de las vías aéreas
superiores y desempeñan una función clave dentro del CPG.
- Parte más rostral (GVR rostral), se localiza en la vecindad del núcleo retrofacial
(nRF) e incluye una densa población de neuronas que se agrupan y forman el llamado
complejo de Bötzinger.
MEDISAN 2011; 15(4):563
Constitución del complejo de Bötzinger
Está formado por diversos tipos funcionales de neuronas espiratorias, algunas

motoneuronas que inervan la laringe y la faringe, otras son interneuronas.
Recientemente ha sido identificado el complejo de pre–Bötzinger, pues en esta zona se

localiza el CPG, ya que es capaz de generar un ritmo respiratorio, incluso en
preparaciones aisladas, y su lesión da lugar a alteraciones del ritmo, tanto in vivo como
in vitro.
Complejo de pre – Bötzinger
Contiene hasta 6 tipos de neuronas respiratorias, que debido a sus propiedades

intrínsecas y a las interacciones sinápticas que establecen, permiten generar y mantener
una actividad cíclica espontánea en forma de salvas de disparos de potenciales de acción;
observaciones que indican su función esencial en la génesis del ritmo respiratorio.
EFECTORES
Finalmente, los controladores trasmiten a los efectores (músculos respiratorios) las

órdenes adecuadas para que la respiración ejerza su acción homeostática (por ejemplo:
para el control de la temperatura corporal) o conductual.
La contracción de los músculos respiratorios se debe a impulsos nerviosos originados en

las motoneuronas correspondientes de la médula espinal. La inervación de dichos
músculos es recíproca, es decir, tanto la contracción como el incremento del tono son
concomitantes con la relajación de sus antagonistas. En otras palabras, la contracción de
los músculos inspiratorios determina simultáneamente la disminución del tono de los
espiratorios y viceversa. 2
CONTROL QUÍMICO DE LA RESPIRACIÓN. SENSORES QUÍMICOS, CENTRALES Y

PERIFÉRICOS 5-10
Los mecanismos químicos reguladores operan para ajustar la ventilación de manera que
la PCO2 alveolar se mantenga constante, que los efectos del exceso de H+ en la sangre
sean combatidos y que la PO2 se eleve cuando disminuya a un nivel potencialmente
peligroso. El volumen respiratorio por minuto es proporcional a la tasa metabólica, pero
el enlace entre el metabolismo y la ventilación lo hace el CO2 y no el O2.
Quimiorreceptores centrales
Los quimiorreceptores son sensores que responden a cambios en la composición química

de la sangre o del medio que los rodea.
Ubicación: En la superficie ventral del bulbo raquídeo, en la vecindad de salida de los

pares craneales IX y XII. Se conocen varias áreas, llamadas M, S y L (Mitchell,
Scholofke, Loeschcke), cuya activación es capaz de modular el ciclo respiratorio.
MEDISAN 2011; 15(4):564
Principal estímulo: Concentración de iones H+ en el líquido extracelular que los baña, de

forma que se estimulan si esta aumenta y cuando se reduce, la actividad basal
disminuye.
Los cambios en la actividad de los quimiorreceptores centrales se trasmiten a los centros

respiratorios, capaces de producir transformaciones compensatorias en la ventilación
para modificar la PaCO2 y, en consecuencia, mitigar los que ocurren en la concentración
de hidrogeniones.
Quimiorreceptores arteriales periféricos
Se dividen en dos grupos: carotídeos y aórticos. Los primeros se localizan en los cuerpos
carotídeos (bifurcación de las arterias carótidas comunes); los segundos, en los aórticos
(cayado aórtico).
Ambos se estimulan cuando desciende la PO2 en sangre y de forma menos marcada por
aumento de la PCO2.
Los cuerpos carotídeos están formados por dos tipos de células: de tipo I y
quimiorreceptores (células cromoafines cuyo principal neurotransmisor es la dopamina).
Son inusuales entre los sensores periféricos, pues responden también a distintos
estímulos que incluyen:
- Disminución de la PO2
- Aumento en la concentración de iones H+ con elevación concomitante de la PCO2 o sin
este
- Incremento de la PCO2 con aumento concomitante de la concentración de H+ o sin este
- Hiperpotasemia
- Hipertermia
- Hiperosmolalidad
En respuesta a estos estímulos, las células quimiorreceptoras son capaces de:
- Ampliar la liberación de dopamina que a su vez estimula a las terminaciones nerviosas

del nervio aferente (del seno), rama del glosofaríngeo (IX par), y da lugar al
incremento de la frecuencia de descarga de potenciales de acción, lo cual se trasmite a
los centros respiratorios y provocan:
a) El ascenso de actividad de los músculos de la caja torácica y de las vías aéreas
superiores.
b) El aumento de la ventilación que retira el exceso de CO2 de los pulmones y
permite elevar la PO2 alveolar.
c) En último extremo estos ajustes conducen a un aumento de la PaO2 y a una
disminución de la PaCO2 y de la concentración de hidrogeniones para llevar a
estos parámetros a sus valores normales, con lo cual cesa la estimulación de los
quimiorreceptores.
d) La hiperpotasemia fisiológica que aparece en el ejercicio estimula también los
receptores y constituye uno de los mecanismos responsables de la
hiperventilación en el ejercicio.
Ambos grupos participan en el control de reflejos tanto respiratorios como

cardiovasculares; sin embargo, los cuerpos carotídeos ejercen los efectos dominantes en
el centro respiratorio, cuya denervación o ablación elimina cualquier efecto medible de
MEDISAN 2011; 15(4):565
los quimiorreceptores periféricos sobre la ventilación, mientras que los aórticos tienen
una función más importante en la homeostasis cardiovascular.
Los quimiorreceptores periféricos son los únicos responsables de la respuesta

hiperventilatoria en condiciones de una disminución de la PaO2 (hipoxia hipóxica),
especialmente si es intensa.
Es importante recalcar que el estímulo del cuerpo carotídeo es el descenso de la PaO2 y

no la disminución del contenido de O2 en la sangre, por lo cual la anemia o la inhalación
de monóxido de carbono (CO) no estimulan los quimiorreceptores carotídeos y producen
hiperventilación compensatoria moderada, por la estimulación de los quimiorreceptores
aórticos y secundarios a los ajustes cardiovasculares que provocan.
REFLEJOS NERVIOSOS PULMONARES. OTROS SENSORES PERIFÉRICOS EN EL

CONTROL DE LA FUNCIÓN RESPIRATORIA
Existen 3 tipos de receptores en el pulmón, cuya información se traslada a los centros

respiratorios a través del vago:
• Receptores de distensión
Son de adaptación lenta y se encuentran en relación con el músculo liso de la vía aérea,
cuya elongación en inspiración es el estímulo específico. Uno de los efectos de la vía
refleja en la que participan es en el freno de la inspiración (reflejo de Hering-Breuer)
que en algunos animales regula la alternancia de las fases respiratorias, pero en el
hombre es activo solo en el recién nacido o cuando se respira con volúmenes corrientes
muy grandes.
• Receptores de irritación
Son de adaptación rápida y su finalidad es primariamente defensiva. Son estimulados

por gases irritantes, estímulos mecánicos, histamina, reacciones alérgicas, congestión
pulmonar pasiva y embolia pulmonar, por citar algunos. Su respuesta es la
broncoconstricción, constricción laríngea y tos. Se localizan preferentemente en la
laringe y vías aéreas centrales, aparentemente en relación con el epitelio.
• Receptores J o yuxtacapilares
Están localizados en el intersticio alveolar, en la cercanía de los capilares. Se estimulan

por procesos que comprometen esta área, tales como el edema intersticial y la acción de
irritantes químicos. Contribuyen a la taquipnea y a la sensación de disnea que acompaña
a estas condiciones. Los impulsos de los receptores de irritación son enviados al centro
respiratorio a través del vago.
RECEPTORES MUSCULARES
Los músculos intercostales y el diafragma poseen husos musculares que captan el grado
de elongación del músculo. Esta información es importante para el control reflejo de la
fuerza de contracción. Se ha planteado que estos receptores intervienen en la sensación
de disnea cuando captan que el esfuerzo que se realiza es excesivo para el efecto
ventilatorio que se consigue.
MEDISAN 2011; 15(4):566
CONCLUSIONES
La puesto principal del sistema respiratorio es mantener las presiones normales de O2 y

CO2 junto con la concentración de iones H+. Esta importante función reguladora
constituye la acción homeostática del sistema respiratorio y se consigue cuando se ajusta
la ventilación pulmonar a las necesidades metabólicas de consumo de O2 y producción de
CO2 del organismo.
A pesar de las amplias variaciones en los requerimientos de captación de O2 y

eliminación de CO2, la PO2 y la PCO2 arteriales se mantienen en márgenes muy
estrechos, debido a la existencia de una regulación compleja de la ventilación mediante
una jerarquía de sistemas de control.
Existe un generador central del ritmo respiratorio que funciona automáticamente por una
doble excitación (nerviosa y química); todo ello regulado por los centros superiores
corticales, cuya actividad depende de: pH de la sangre, cantidad de O2 y CO2 que recibe,
excitabilidad y metabolismo de dicho centro, reflejo de Hering-Breuer y otros reflejos
pulmonares y musculares.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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McGraw- Hill Interamericana, 1999.
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Recibido: 6 de diciembre de 2010

Aprobado: 10 de enero de 2011
MsC. Lizet García Cabrera. Universidad de Ciencias Médicas, avenida de las Américas,
entre calles I y E, reparto Sueño, Santiago de Cuba, Cuba.
Dirección electrónica: lisgarcia@medired.scu.sld.cu
Lectura
Inmunología del ejercicio Moncada, J. (2000). Inmunología del
ejercicio. Revista Costarricense de
Salud Pública, 9 (16), 1-6. shorturl.at/
txIU9
Inmunología del ejercicio 28/07/21 16:30
Revista Costarricense de Salud Pública Services on Demand

Print version ISSN 1409-1429
Journal
Rev. costarric. salud pública vol.9 n.16 San José Jul. 2000
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José Moncada Jiménez, M.Sc. 1
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Resumen
Article references
La literatura científica existente en Costa Rica acerca del tema de inmunología del How to cite this article
ejercicio es realmente escasa. Esta escasez se debe a que este campo de estudio es
relativamente nuevo, con apenas unos 10 años de producción científica sólida. En esta SciELO Analytics
revisión de literatura se presentan algunas de las investigaciones más recientes en el
área de la inmunología deportiva. Se hace especial énfasis en las investigaciones que Automatic translation
estudiaron las respuestas y las adaptaciones del sistema inmune al ejercicio físico de
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diferente duración, modalidad e intensidad. Se sugiere llevar a cabo más
investigaciones en este campo en poblaciones de niños, adultos mayores y mujeres. Indicators
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Introducción
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En el área de las ciencias del movimiento humano, existe un área de estudio
interdisciplinario llamada inmunología del ejercicio. Una de las principales premisas en More
el estudio de la inmunología del ejercicio, es el posible papel que el ejercicio o la More
actividad física pueda tener tanto en la prevención como en la curación de las
enfermedades; y, específicamente, en las respuestas crónicas y agudas del sistema Permalink
inmune ante el ejercicio.
Esta revisión se concentra en algunos de los más recientes estudios en inmunología

deportiva. Este campo de estudio ha cobrado atención en los últimos 10 años en los países desarrollados, pero en Costa Rica se
encuentra en la etapa inicial, con apenas un estudio reciente (8). Se presenta una breve introducción acerca del tema de la
inmunología deportiva y posteriormente se abarcan las respuestas y las adaptaciones del sistema inmune al ejercicio de diverso
tipo, intensidad y duración.
Inmunología deportiva
Tradicionalmente se ha pensado que la participación en deportes confiere un efecto protector contra las enfermedades. Se podría
pensar que dicha premisa es correcta dependiendo del tipo de actividad física que se practica, de la dieta que se consume, de las
condiciones físicas y psicológicas de la persona que practica el ejercicio, y de otra serie de factores. Sin embargo, ha sido a través
de la evidencia científica (16, 22, 26, 27, 29), que se ha llegado a concluir que el ejercicio puede afectar el sistema inmunológíco de
dos maneras. Por una parte, el ejercicio intenso aumenta la susceptibilidad para adquirir algún tipo de enfermedad o para suprimir
de cierta manera el sistema inmunológico. Este síndrome ha sido observado en atletas con elevados volúmenes e intensidades de
entrenamiento y pocos períodos de reposo, como por ejemplo los corredores de largas distancias o esquiadores de campo
traviesa, quienes han presentado básicamente cuadros infecciosos en las vías respiratorias superiores (IVRS) (2, 19, 21, 23).
https://www.scielo.sa.cr/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1409-14292000000100005&lng=en&tlng=es Página 1 de 6
Actualmente se está estudiando los posibles mecanismos responsables de la supresión parcial del sistema inmunológico como
resultado de la actividad física de alta intensidad y volumen a diferentes temperaturas ambientales (7); y específicamente en el
caso de IVRS, una de las teorías que se manejan es que el elevado flujo de aire que circula por las vías respiratorias es capaz de
suprimir la respuesta inmune de la mucosa que envuelve el tracto respiratorio superior (15). Hoffman-Goetz y Pedersen (1994) han
mencionado que la relación entre el ejercicio físico, el sistema inmunológico y la aparición de IVRS sigue el patrón de una curva en
forma de "U"; con el menor riesgo para adquirir IVRS en aquellas personas que practican ejercicio moderado.
Por otra parte, el ejercicio de intensidad moderada puede ser capaz de reducir la susceptibilidad para adquirir enfermedades o para
suprimir el sistema inmune (15). Se ha propuesto la "Hipótesis de la "J" invertida" (29); en la que se relacionan la dosis o cantidad
del ejercicio o la actividad, física, el funcionamiento del sistema inmunológico, y la susceptibilidad para adquirir alguna enfermedad
(Figura l). Nieman (1998) menciona que el entrenamiento de intensidad moderada podría cumplir un papel importante en la
estimulación del sistema inmune en ciertas enfermedades (e.g., VIH); enfermedades de disfunción inmune (e.g., síndrome de fatiga
crónica); o en enfermedades producidas por una respuesta inmune disminuida (e.g., Envejecimiento). A pesar de ello, el ejercicio
por sí mismo no garantiza de alguna manera que una persona no vaya a adquirir alguna enfermedad. Por ello, aquellas personas
,que practican actividades físicas de mediana intensidad tienen las mismas posibilidades de adquirir una enfermedad (e.g., IVRS)
que una persona de la población general (15).
Figura 1. Modelo del grado de actividad del sistema inmunológico y el riesgo para adquirir enfermedades en las vías respiratorias
superiores (IVRS) a medida que se progresa la cantidad del ejercicio físico.
Modificado de: Woods et al. Exercise and innate immune function. Medicine and Science in Sports and Exercise, 31(1), 57-66,
1999.
Algunos factores de tipo metodológico y de diseño de investigación han influido enormemente en las conclusiones derivadas de
estos estudios.
Debido a ello, es necesario considerar el contexto en el cual estas investigaciones se han llevado a cabo, ya que las poblaciones
utilizadas han incluido nadadores, corredores de largas distancias y esquiadores, y la mayoría de las investigaciones se han
llevado a cabo únicamente con hombres. Los protocolos de medición en estas poblaciones han incluido pocas semanas de
entrenamiento, muchos meses de entrenamiento, años de entrenamiento y hasta mediciones durante y después de las
competencias (23). Aparte de esto, una gran parte de las investigaciones han consistido en autorreportes, cuestionarios, y
diagnósticos médicos.
En estudios de laboratorio, durante mucho tiempo se han utilizado lipolisacáridos bacterianos (LPS) para inducir artificialmente la
respuesta aguda del sistema inmune en las personas. Dependiendo de las dosis inyectadas intravenosamente se han obtenido
diferentes magnitudes en la respuesta de las citoquinas. De acuerdo con Cannon (1996), los diferentes componentes de la
respuesta durante la fase aguda se caracterizan por actuar de manera temporal y secuencias. Algunas citoquinas responden de
manera máxima en minutos mientras que otras necesitan de horas o incluso días para alcanzar su máxima expresión. Por
ejemplo, en un estudio en humanos (3), se inyectaron 4 ng - kg de LPS y se observó que la temperatura corporal aumentó después
de 3 horas, las concentraciones de los niveles circulantes de TNF-A aumentaron inicialmente y alcanzaron su máxima
concentración a los 90 min. después de que se inyectara LPS. Sin embargo, la respuesta de fase aguda inducida
experimentalmente es totalmente distinta a la respuesta de fase aguda producida por una infección o un estímulo externo como el
ejercicio físico; por lo que es recomendable realizar más investigaciones.
Sistema inmune durante el ejercicio
Para Nieman (1998), los atletas generalmente no están clínicamente imnunosuprimidos; sin embargo, pareciera que tienen mayor
riesgo para adquirir una enfermedad. Se ha pensado que en los atletas, la inmunosupresión podría estar reflejando un
compromiso entre los intentos del organismo para limitar la inflamación mientras al mismo tiempo mantiene el funcionamiento
inmune, normal. De acuerdo con Pedersen (1999), el funcionanúento inmunológico se ve disminuido luego del ejercicio de alta
intensidad, lo cual, a su vez, aumenta los niveles de las citoquinas pro-inflamatorias. Estos cambios se han ligado con el elevado
riesgo de IVRS postejercicio, daño muscular y dolor muscular.
Los mecanismos relacionados con los cambios inmunes son multifactoriales e incluyen múltiples factores neuroendocrinos. Más
aún, alteraciones metabólicas durante el ejercicio podrían jugar un papel mecánico. Es decir, se ha propuesto la hipótesis de que
las reducciones en las concentraciones de glutamina plasmática debido al ejercicio muscular influyen en la función linfocítica. De
manera similar, se ha sugerido que una alteración de la glucosa plasmática influencia el sistema endocrino y por consiguiente la
función inmune. Los radicales de 02 libres y las prostaglandinas liberadas por los monocitos y neutrófilos activados podrían inhibir
la proliferación linfocítica y la actividad citotóxica. Es por ello que los suplementos nutricionales que contengan glutamina,
carbohidratos, antioxidantes y lípidos polinsaturados podrían, en teoría, influenciar positivamente el funcionamiento inmunológico
asociado al ejercicio (18); sin embargo, se requiere estudiar experimentalmente esta hipótesis.
Respuestas agudas del sistema inmunológico al ejercicio de larga duración
Tradicionalmente ha existido alguna discrepancia respecto a los estudios en inmunología del ejercicio. Recientemente, se ha
encontrado que el ejercicio constante de resistencia y alta intensidad no causa daño del tejido muscular y, por lo tanto, no crea
disturbios en la respuesta inflamatorio en atletas (12). Hsu et al. (1999) estudiaron atletas que corrieron 1 h diaria al 75% V02.máx.
por 7 días. Aunque las concentraciones de leucocitos aumentaron significativamente 1 h después del ejercicio, no se encontraron
cambios significativos en las concentraciones de creatina kinasa (CK), ni los complementos sanguíneos C3 Y C4; por lo que los
investigadores concluyeron que no se presentó daño muscular ni respuesta inflamatorio en los atletas.
Sin embargo, otros investigadores (11) estudiaron el posible efecto acumulativo del ejercicio de corta duración y alta intensidad
sobre los parámetros inmunológicos. Hsieh et al. (1999) estudiaron a corredores de larga distancia quienes corrieron 1 h diaria al
75% V02max en una banda sin fin por 7 días. Hsieh et al. reportaron que ese tipo de entrenamiento es capaz de disminuir el
funcionamiento inmunológico (i.e., células NK, linfocitos totales) en los corredores, y que esta disminución es acumulativa a través
de una semana de entrenamiento.
En un estudio reciente (25), los sujetos realizaron 2 sesiones de ejercicio en una bicicleta ergométrica por 65 min. al 75% V02máx,
separadas por 3 h de descanso una de la otra y se estudió la respuesta celular inmune. Ronsen et al. (1999) encontraron una
hiper-reactividad en la respuesta celular inmune 3 h después de haber ejecutado el ejercicio. Es decir, la segunda sesión de
trabajo produjo mayores respuestas en los neutrocitos, linfocitos, CD4+, CD8+, CD56+ y una reducción en la respuesta en la
relación CD4+ /CD8+ comparados con los producidos durante la primera sesión de trabajo.
También se han reportado disturbios de otra índole en atletas que compitieron en eventos de ultra resistencia (i.e., > 10 h), como es
el caso del triatlón (13). Jeukendrup et al. (1999), estudiaron la respuesta inmune de triatlonistas 1, 2 y 16 h después de un
triatlón. De acuerdo con los investigadores, 93% de los atletas reportaron disturbios gastrointestinales, lo cual estuvo asociado con
una moderada endotoxemia, la cual estuvo indicada por una reducción en los niveles de los anticuerpos IgG y anti-LPS. Los
autores también reportaron un aumento en la concentración de los niveles iniciales de IL-6 que fue 27 veces mayor
inmediatamente después de finalizado el ejercicio, lo cual estuvo altamente correlacionado con algunas de las molestias
gastrointestinales (i.e., diarrea, vómito) que ocurrieron durante el triatlón. Jeukendrup et al. concluyen que se apoya la hipótesis de
que la función de la barrera intestinal para las bacterias endotóxicas se reduce durante el ejercicio prolongado y severo que puede
resultar en severos disturbios gastrointestinales.
Respuestas agudas del sistema inmunológico al ejercicio de corta duración
Gran parte de las investigaciones en inmunología del ejercicio han estudiado la respuesta aguda al ejercicio aeróbico. Sin
embargo, recientemente algunos investigadores han estudiado las microlesiones producidas por el ejercicio de corta duración, las
cuales se piensa que dirigen o controlan la respuesta inflamatorio aguda (1). Adelbert et al. (1999), estudiaron tres grupos de
sujetos que debieron realizar 120 contracciones excéntricas, concéntricas, o excéntricas-concéntricas de 5 s de duración con el
bíceps braquial a una intensidad del 50% de la máxima contracción voluntaria. Adelbert et al. reportaron aumentos significativos en
el conteo de linfocitos 6 h después del ejercicio en quienes realizaron contracciones concéntricas, las cuales además cayeron por
debajo de los valores iniciales preejercicio 24 h después del ejercicio. El único parámetro sanguíneo que no disminuyó 24 h
después del ejercicio fue la mieloperoxidasa plasmática, la cual permaneció elevada en el grupo que ejecutó contracciones
excéntricas. Los investigadores concluyeron que a pesar de que los mecanismos aún no son del todo claros, parece que el
ejercicio excéntrico de corta duración podría estimular el reclutamiento de neutrófilos a las regiones en donde ocurren más
microlesiones.
Como se sabe que el ejercicio excéntrico causa el mayor daño muscular comparado con el ejercicio concéntrico (5) , Hogen et al.
(1999) estudiaron la respuesta inmune en atletas que corrieron "cuesta abajo" (i.e., ejercicio excéntrico) en una banda sin fin al
75% VO2máx por 45 min. Hogen et al. determinaron que existió daño muscular debido a los elevados niveles de CK y conteo de
neutrófilos 24 y 2 h después del ejercicio, respectivamente. También se determinó que las células (excepto IL- 1B) pro y
antiinflamatorias se elevaron 2 h después del ejercicio.
Recientemente, se ha estudiado la respuesta del cortisol en la respuesta inmune y el ejercicio de fuerza (6 estudiaron los niveles
de cortisol y la respuesta inmune en mujeres que realizaron ejercicios de fuerza. El ejercicio consistió de 6 series de sentadillas a
una intensidad de 10 RM con 2 min. de descanso entre series. Se encontró que los altos niveles de cortisol pudieron haber jugado
un papel importante en la elevada concentración de los granulocitos, la cual podría relacionarse con daño al tejido muscular e
inflamación luego del ejercicio de fuerza de alta intensidad. ). Dohi et al. (1999)Rhind et al. (1999) mencionan que la hipertermia
también es mediadora de la redistribución de los subgrupos de linfocitos al grado que causa la activación simpatoadrenal con los
consiguientes aumentos en epinefrina, norepinefrina y cortisol circulantes.
Por otra parte, se ha estudiado la respuesta citotóxica de las células NK durante ejercicio anaeróbico (28). Los investigadores
pensaron que aun los esfuerzos anaeróbicos breves podrían comprometer la citotoxicidad de las células NK. Suzui et al.
estudiaron hombres sanos a quienes ejercitaron por 30 min. al 80% del umbral respiratorio (UR) durante una sesión, y en una
segunda sesión por 25 min. al 80% del UR más 5 min. al 120% del UR. Suzui et al. encontraron una supresión significativa de la
citotoxicidad de las células NK luego del ejercicio, específicamente si éste sobrepasaba el UR aunque fuese por un breve período.
Adaptaciones crónicas del sistema inmunológico al ejercicio de larga duración
La evidencia científica de las adaptaciones del sistema inmunológico producto del ejercicio es escasa. Recientemente, se
estudiaron jóvenes adolescentes de 17 años por 12 semanas (14). Aunque los autores del estudio no indican exactamente el tipo
de entrenamiento al que fueron sometidos los sujetos, se determinó que luego de 12 semanas de entrenamiento para carreras de
corta distancia, aumentó el conteo de células sanguíneas blancas, cT, y cTc. Ya que también aumentaron las concentraciones de
IgA y C4, los investigadores concluyeron que se encontraron cambios tanto celulares como humorales positivos, lo cual indica que
el funcionamiento inmunológico contra las enfermedades y virus mejoró.
Conclusiones
Existe una escasez de literatura científica costarricense en el tema de inmunología del ejercicio. De la evidencia científica
presentada en esta revisión se puede concluir que el ejercicio físico o la actividad física podría contribuir a retardar la aparición de
ciertas enfermedades; pero de ninguna manera se puede afirmar que quienes practican actividades físicas son menos susceptibles
de adquirir alguna enfermedad. La diversidad de protocolos utilizados en las investigaciones realizadas (i.e., tipo de ejercicio,
duración, intensidad) hasta el momento no permiten realizar aseveraciones contundentes acerca de la relación entre el ejercicio y
el funcionamiento inmunológico. Es por ello que se sugiere llevar a cabo investigaciones con protocolos estandarizados, tomando
en cuenta el tipo de población y condición (i.e., embarazadas, niños, adolescentes, adultos jóvenes, adultos mayores, personas
enfermas). Aunque las hipótesis de la "U" y la "J" invertida aparentemente han apoyado un gran número de estudios, todavía
queda por determinar, por medio de nuevos modelos conceptuales, cuáles son los posibles mecanismos bioquímicos y fisiológicos
que intervienen en la respuesta inmune al ejercicio físico.
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