UN MODELO INTERDEPENDIENTE DE LA QUIMIORRECEPCIÓN CENTRAL/ PERIFÉRICA: Evidencia e implicaciones para el control respiratorio. Dra. Yelenka Tatiana Velasco González. Medicina de la Actividad Física y el Deporte. Residente de primer año FUCS.
De que se trata? Se discute las implicaciones del control respiratorio con nueva evidencia que sugiere relación entre los quimiorreceptores centrales y periféricos apoyando el concepto que no son funcionalmente separados sino que dependientes el uno del otro, tanto que la sensibilidad de los quimioreceptores medulares esta críticamente relacionado con los estímulos de los quimioreceptores del cuerpo carotídeo y visceversa.
Introducción Desde 1931 existe un interés en el control de la respiración y sobre la influencia relativa de los quimioreceptores periféricos vs medulares en la respuesta ventilatoria a la hipercapnia, hipocapnia e hipoxia.
Introducción Los quimioreceptores centrales y periféricos siempre fueron vistos como entidades independientes que responden en su sitio específico a los cambios de Pco2, O2 y H+. La sensibilidad de los receptores medulares, esta relacionado críticamente con los estímulos de los receptores periféricos.
Modelos de interdependencia central y periférica. Desde la década de 1960 se sabía que hay una región en la zona ventrolateral de la médula, denominada área S o área intermedia. Se le atribuía tener propiedades integrativas de características quimioaferentes y receptores de adaptación rápida de la vía aérea involucrados en el control de la respiración.
En la última década se ha demostrado mediante preparaciones neurofisiológicas mas precisas, que todos los quimioreceptores periféricos convergen en los centros de control respiratorio del SNC. Se observó que se encuentran en una zona especifica, quimioreceptiva/integradora de interneuronas, conocida como el núcleo retrotrapezoide.(rtn) Este núcleo expresa la proteína Phox2b, (exclusiva del SNC) que también marca una cadena ininterrumpida de sensores y neuronas envueltas en la integración de los receptores periféricos y centrales. Este circuito incluye los receptores del cuerpo carotideo, quimiorreceptores aferentes y quimiorreceptores del NTS( núcleo del tracto solitario) y del núcleo retrotrapezoide. (Dauger et al. 2003; Stornetta et al. 2006).
Modelos de interdependencia central y periférica. Se cree que existen otras estructuras involucradas a saber: Rafé Núcleo parabraquial lateral, (LPBN) Grupo neuronal pontino dorso lateral
Modelos de interdependencia central y periférica. Esta conexión neural entre los aferentes ventilatorios y los quimioreceptores/integradores del SNC ofrece un marco teórico adicional, que puede ayudar a explicar muchos aspectos de la interacción central y periférica.
La Naturaleza de la interdependencia es controversial Un número reciente de estudios han mostrado más o menos acción frente a los estímulos hipóxicos o hipercápnicos centrales o periféricos. Esta falta de consenso en su mayor parte se debe a los métodos experimentales utilizados para la medición (anestesia, descerebración, denervación del cuerpo carotídeo, vagotomía etc) que de forma directa o indirecta pueden influir sobre el resultado de los mismos.
Evidencia de preparaciones reducidas Muchos estudios se han realizado para medir relaciones de dichos receptores con conclusiones diferentes e igualmente importantes, Recientemente Day & Wilson (Day et al. 2007; Day et al.2009). llegaron a conclusiones de menor acción neuronal, en preparaciones de ratas descerebradas para controlar de forma independiente los ambientes de los quimioreceptores del cuerpo carotideo y los del sistema nervioso central. Sin embargo como ellos mismos refieren hay fallas en su abordaje, incluyendo una muy reducida respuesta de la sensibilidad respiratoria relativa frente al uso de preparaciones anestesiadas o no anestesiadas. Heeringa et al. 1979, van Beek et al. 1983, usaron preparaciones similiares y observaron una interacción con alta actividad neuronal.
Evidencia de preparaciones sin anestesia La controversia permanece Interacción aditiva ha sido observada en humanos y cabras; Interacciones hiperaditivas han sido observadas en un estudio en humanos (Robbins 1988),e hipoadición ha sido observada en cabras (Smith et al. 1984) y gatos (Ou et al. 1976). Nuevamente las comparaciones son difíciles debido a los diferentes abordajes experimentales usados y todas las limitaciones por técnicas propias.
En resumen la nueva evidencia anatómica y funcional provee un soporte al concepto de interdependiencia entre los quimioreceptores periféricos y centrales, así como los receptores aferentes relacionados con el control respiratorio. Esta interdependencia no solo modula el aumento del estimulo entre los receptores periféricos y centrales sino también las propiedades integrativas de algunas estructuras centrales como el Núcleo del tracto solitario.
Concepto de la contribución relativa Mediante diversos métodos se ha encontrado una relación entre cuanto contribuye los sistemas centrales y periféricos en el control de la respiración. Los efectos de la denervación bilateral del cuerpo carotideo en animales no anestesiados, han sido usados para entender la participación de la respuesta respiratoria al CO2 en relación de 60:40 entre central y periférica (Kiwull et al. 1972; Bisgard et al. 1976; Pan et al. 1998; Rodman et al. 2001). Sin embargo en el contexto de la verdadera interdependencia de las funciones quimioreceptoras, la práctica de particionar la respuesta en periférica/central en preparaciones intactas o denervadas puede no proveer hallazgos valiosos en manejo del control ventilatorio.
Implicaciones en la Eupnea Blain et al (Blain et al. 2009) Usaron un modelo canino libre de anestesia con cuerpos carotideos aislados de la circulación sistémica, que eran perfundidos de una máquina de circulación extracorpórea. Concluyeron que los quimioreceptores del cuerpo carotideo contribuyen mas de la mitad en la respuesta total del fenómeno de respiración eupneica como resultado de aferencias sensitivas desde los quimioreceptores del cuerpo carotideo hacia los controladores de la médula espinal y un fuerte efecto modulatorio en la respuesta de los quimioreceptores centrales al CO2.
Implicaciones para el sueño inducido periodicamente, respirando y en apnea Con la perdida de la alerta y el inicio del sueño no REM el control de la respiración se vuelve dependiente de los quimioreceptores de CO2. Estudios controlados usando niveles progresivos de ventilación mecánica para asemejar los umbrales normales, han demostrado que el umbral apnéico de PaCO2 en el sueño de pacientes sanos reside entre 3 5 mmhg por debajo del la PaCO2 en la eupnea.
La regulaciòn de la PaCO2 y la sensibilidad del sistema de control de la PaCO2 durante el sueño juegan un papel importante en determinar la aparición de apnea central y la respiración periódica
Dado que las apneas ocurren dentro de mas o menos 20 segundos en que la PaCO2 llega al umbral apnéico son los quimioreceptores carotideos los primariamente involucrados en esta regulación (Smith et al. 2006). Entonces los quimioreceptores carotídeos son requeridos tanto en la hipocapnia transitoria como en la hipercapnia transitoria.
Hay evidencia reciente que señala que en el sueño normal en humanos existe un rol de los quimioreceptores centrales para causar la apnea. El resultado de una hipocapnia cerebral mas grande de la normal mostró sensibilizar mas el umbral apnéico, incrementando la propensión para la inestabilidad ventilatoria.(xie et al. 2009).
Implicaciones para las respuestas ventilatorias en Hipoxia aguda y crónica Varios estudios proveen datos fuertes del rol importante de los cuerpos carotídeos aferentes en el censo normal de la hipoxia para las estructuras del sistema nervioso central, por tanto la respuesta ventilatoria normal en la hipoxia aguda y crónica.
El concepto de interdepedencia puede ayudar a explicar la observación que receptores del seno carotideo intactos, no estimulados y aislados, enmascaran una respuesta ventilatoria central a la hipoxia, lo que lleva a pensar que hay neuronas sensitivas a la hipoxia en el sistema nervioso central que actúan como quimioreceptores.
Así podemos pensar que la exposición patológica a la hipoxia tiene un potencial para una interacción entre los quimioreceptores/integradores, receptores del seno carotídeo y sensores centrales a la hipoxia, que podrían contribuir al aumento de las respuestas respiratorias.
Aclimatación y Desaclimatación Es bien conocida que la quimiosensibilidad ventilatoria a la hipercapnia y la hipoxia aumenta entre días y horas de exposición a la hipoxia en la aclimatación. Hay evidencia contundente que soporta el papel del seno carotídeo en la aclimatación.
Busch. La Hipoxia en el cuerpo carotideo sola es suficiente para producir aclimatación en las cabras sin anestesiar. Nielsen. El tiempo que toma la aclimatación ventilatoria se correlaciona bien con la actividad en el nervio del seno carotídeo en la cabra. Bouverot y Forster. Se requirieron de cuerpos carotideos intactos para que se diera la aclimatación. Weizhen. La hipoxia cerebral por si misma, a pesar de su habilidad para estimular la respiración, no produce aclimatación.
No existe un consenso en si la aclimatación y desaclimatación utiliza el mismo conjunto de mecanismos. (Dempsey et al. 2009 In Press ). Sin embargo se propone que los receptores sensibilizados del cuerpo carotídeo y su interdependencia con los receptores centrales y periféricos son aspectos claves del proceso de desaclimatación.
Interacción de los quimioreceptores en el ejercicio. La respuesta respiratoria al ejercicio, es proporcional al aumento de los requerimientos metabólicos del ejercicio leve a moderado, aumentando mucho mas en proporción si el ejercicio es extremo.
Existen 2 mecanismos: a) La conexión del impulso descendente de las moto neuronas encargadas de la locomoción en los núcleos motores del hipotálamo y cerebelo, que vinculan con la actividad de las neuronas medulares que producen la inmediata respuesta ventilatoria al ejercicio. (Eldridge et al. 1981b; Eldridge et al. 1985). b) El puente de retroalimentación desde los músculos de las extremidades hacia el núcleo del tracto solitario por las vías aferentes de la médula espinal (Kalia et al. 1981).
Papel de los quimioreceptores y su interacciones en la hyperpnea del ejercicio Se espera el papel de receptores de CO2. a. Cambios en H, PaCo2, PaO2, K, epinefrina, angiotensina II, osmolaridad no alteran de forma suficiente o en la dirección que pueda explicar la hiperpnea por encima de intensidades moderadas.
b. La denervación bilateral de los quimiorreceptores carotideos genera retención de CO2 en reposo y ejercicio en estado estable. c. La alkalización de receptores medulares no causa hipoventilación en animales despiertos. Estos datos no implican contribuciones de los quimiorreceptores al estado estable. Sólo durante ejercicio pesado pero los hallazgos son controversiales.
Y entonces que es lo que controla la respuesta? Conexiones neuronales entre las sitios de origen del comando central locomotor y los quimiorreceptores localizados en el núcleo retrotrapezoidal (RTN). Si se estimula el sitio locomotor las neuronas sensitivas del RNT aumentan su descarga pero este control central parece ser solo aditivo.
Es muy probable que los estímulos centrales y periféricos sean sinergistas más que aditivos pero los estudios en animales intactos son técnicamente difíciles.
Puede el tipo de estímulo sobre el cuerpo carotideo afectar la interacción central/ periférica? Si las señales eferentes del centro respiratorio dan salida diferenciada para CO2 y para O2, entonces esta respuesta afectaría la interacción. Fueron aislados los cuerpos carotideos de cabras sin sedación, se expuso al incremento de la PCO2 al 5.2 mm de hg por 4 horas y esto dio como resultado hiperventilación aguda, pero no presento incremento dependiente de tiempo en la ventilación y en cambio al empezar con 5.5 mm de hg se mantuvo la hiperventilación durante la 4 horas.
La sensibilidad a hipoxia en las células del RTN sensibles a CO2/H+, estaba ausente con cuerpo carotídeo denervado.
Direccionamientos futuros La mayoría de limitaciones en los resultados de estos estudios se dieron porque los sujetos de muestra estaban anestesiados, descerebrados, con denervación carotidea, vagotomía, congelación de estructuras medulares y de tejidos. Entonces se sugieren sujetos intactos y sin anestesia. Se sugiere que los experimentos con estímulo especifico de quimiorreceptores del cuerpo carotideo o con inhibición deben ser realizados en especímenes intactos y no anestesiados.
TIP ERGOGÉNICO GINSENG
EL PANAX GINSENG Planta Medicinal. Se le atribuye actividad: Antitumoral. Antienvejecimiento. Antianémico. Regulador de la fatiga. Propiedades para combatir la pérdida de la memoria. Tratamiento de depresión. Coadyuvante en el tratamiento de desintoxicación de alcohol, barbitúricos y opiáceos.
GINSENG Teóricamente: La administración de esta sustancia puede incrementar el rendimiento y producir una mejoría en la función cardiorrespiratoria, asimismo, puede disminuir los niveles sanguíneos de lactato.
Mecanismo de acción postulado Atenúa el daño celular inducido por varios agentes estresores como los radicales libres; mejorando la respuesta al estrés y por ende retardando la fatiga.
El ejercicio extenuante puede producir inmunosupresión, y que aquellos individuos inmunosuprimidos presentan un mayor riesgo de sufrir infecciones del tracto respiratorio. Se ha postulado que el ginseng tendría un efecto inmunoprotector en los atletas.
DOSIS La presentación suele ser de 100 200 mg/dl. Las dosis pueden ser entre 100 y 1.000 mg. Dosis seguidas hasta obtener resutlados. Se sugiere descanso cada 3 meses.
EFECTOS DE LA SUPLEMENTACIÓN SOBRE EL RENDIMIENTO