Los órganos circunventriculares ( OCV ) (circum-: alrededor; ventricular: de ventrículo ) son estructuras del cerebro caracterizadas por sus capilares extensos y altamente permeables , a diferencia de los del resto del cerebro donde existe una barrera hematoencefálica (BHE) a nivel capilar. [1] [2] [3] [4] Aunque el término "órganos circunventriculares" fue propuesto originalmente en 1958 por el anatomista austríaco Helmut O. Hofer en relación con las estructuras alrededor del sistema ventricular cerebral , [5] la penetración de colorantes transportados por la sangre en pequeñas regiones específicas de los OVC se descubrió a principios del siglo XX. [6] Los CVO permeables que permiten un intercambio neurohumoral rápido incluyen el órgano subfornical (SFO), el área postrema (AP), el órgano vascular de la lámina terminal (VOLT, también conocido como el organum vasculosum de la lámina terminalis (OVLT)), la eminencia media , el lóbulo neural hipofisario y la glándula pineal . [1] [7]
Los órganos circunventriculares son estructuras de la línea media alrededor del tercer y cuarto ventrículos que están en contacto con la sangre y el líquido cefalorraquídeo , y facilitan tipos especiales de comunicación entre el sistema nervioso central y la sangre periférica. [1] [8] [9] Además, son una parte integral de la función neuroendocrina . [10] [11] Los capilares altamente permeables permiten que los CVO actúen como una ruta alternativa para que los péptidos y las hormonas en el tejido neural tomen muestras de la sangre circulante y las secreten a la misma. [1] [12] [13] Los CVO también tienen funciones en la regulación de los fluidos corporales , las funciones cardiovasculares , las respuestas inmunes , la sed , el comportamiento alimentario y el comportamiento reproductivo . [1] [7]
Los CVO se pueden clasificar como órganos sensoriales o secretores que cumplen funciones homeostáticas y equilibran el agua corporal . [3] [7] Los órganos sensoriales incluyen el área postrema, el órgano subfornical y el órgano vascular de la lámina terminal, todos con la capacidad de detectar señales en la sangre y luego pasar esa información neuronalmente a otras regiones del cerebro. A través de sus circuitos neuronales , proporcionan información directa al sistema nervioso autónomo desde la circulación sistémica . [1] [10] [14] [15] Los órganos secretores incluyen el órgano subcomisural (OCS), la glándula pituitaria, la eminencia media y la glándula pineal. [7] [11] Estos órganos son responsables de secretar hormonas y glicoproteínas en la sangre periférica utilizando la retroalimentación tanto del entorno cerebral como de los estímulos externos. [7]
Los órganos circunventriculares contienen redes capilares que varían entre sí y dentro de los órganos individuales tanto en densidad como en permeabilidad, y la mayoría de los capilares de los OVC tienen una capa de células endoteliales permeable , excepto los del órgano subcomisural. [1] [16] Además, todos los OVC contienen tejido neural, lo que permite una función neuroendocrina.
Aunque el plexo coroideo también tiene capilares permeables, no contiene tejido neural; más bien, su función principal es producir líquido cefalorraquídeo (LCR) y, por lo tanto, normalmente no se clasifica como un OVC. [1]
Los órganos sensoriales son el área postrema, el órgano vascular de la lámina terminal y el órgano subfornical .
El área postrema se encuentra en la médula oblongada caudal cerca de la unión del tronco encefálico y la médula espinal . [16] En los seres humanos y en la mayoría de los demás mamíferos que se han estudiado, consiste en hinchazones en cada pared del cuarto ventrículo. [16] [17] Sin embargo, en roedores y lagomorfos , el área postrema forma una estructura de línea media dorsal al óbex . [18] [16] Cuando se observa histológicamente por su distribución capilar y morfología, el área postrema tiene numerosas subregiones separadas según la permeabilidad capilar, las tasas de flujo sanguíneo y la duración del tránsito sanguíneo a través de los respectivos lechos capilares. [2]
Se sabe relativamente poco sobre la función del área postrema en los seres humanos. Sin embargo, hay pruebas sólidas de que el área postrema actúa como zona desencadenante de los quimiorreceptores para el vómito, [19] que se desencadena por la presencia de estimulación nociva de la sangre. [17] También hay evidencia de que el área postrema es el sitio en el que la angiotensina estimula el metabolismo de la glucosa , la presunta actividad neuronal eferente , el control de la presión arterial y la sed. [20] [21] El área postrema también tiene capacidades integradoras que le permiten enviar eferentes mayores y menores a las secciones del cerebro involucradas en el control autónomo de las actividades cardiovasculares y respiratorias. [17] [21]
Clasificado como un órgano circunventricular sensorial (junto con el SFO y el AP), [13] el órgano vascular de la lámina terminal (VOLT) está situado en la pared anterior del tercer ventrículo . [22] Característicamente de los CVO, carece de la barrera hematoencefálica endotelial apretada. [22] [23] El órgano vascular se caracteriza además por las entradas aferentes del órgano subfornical (SFO), la región del núcleo preóptico medio (MnPO), el tronco encefálico e incluso el hipotálamo . Por el contrario, el órgano vascular de la lámina terminal mantiene proyecciones eferentes a la estría medular y los ganglios basales . [14]
Como un actor importante en el mantenimiento de la homeostasis de fluidos corporales de los mamíferos, el VOLT presenta las neuronas primarias responsables del equilibrio osmosensorial. [23] [24] Estas neuronas, a su vez, presentan receptores de angiotensina tipo I, que son utilizados por la angiotensina II circulante para iniciar la ingesta de agua y el consumo de sodio. [13] Además de los receptores de angiotensina, las neuronas del VOLT también se caracterizan por la presencia de un canal de catión no selectivo llamado receptor de potencial transitorio vanilloide 1, o TRPV1 . [23] [24] Aunque hay otros receptores dentro de la familia TRPV, un estudio de Ciura, Liedtke y Bourque demostró que la detección de hipertonicidad operaba a través de un mecanismo mecánico de TRPV1 pero no de TRPV4 . [23] A pesar de una cantidad significativa de datos, la anatomía del VOLT aún no se comprende completamente.
Como se mencionó anteriormente, el órgano vascular de la lámina terminal presenta neuronas responsables de la conservación homeostática de la osmolaridad. [24] Además, la vasculatura fenestrada del VOLT permite que los astrocitos y las neuronas del VOLT perciban una amplia variedad de moléculas plasmáticas cuyas señales pueden ser transducidas a otras regiones del cerebro, provocando así reacciones autonómicas e inflamatorias. [13]
En experimentos, se demostró que las neuronas VOLT de mamíferos transducen hipertonicidad mediante la activación de los canales catiónicos no selectivos TRPV1. Estos canales son altamente permeables al calcio y son responsables de la despolarización de la membrana y el aumento de la descarga del potencial de acción. [23] En términos simples, un aumento en la osmolaridad da como resultado una despolarización reversible de las neuronas VOLT. [14] Esto se puede ver a través de los efectos predominantemente excitatorios de ANG en el VOLT a través del receptor TRPV1. En este contexto, vale la pena señalar que las neuronas VOLT suelen presentar un potencial de membrana en reposo en el rango de -50 a -67 mV con resistencias de entrada que varían de 65 a 360 MΩ. [14]
A pesar de que se conoce bien el papel del VOLT en el mantenimiento de la homeostasis de los fluidos corporales, otras funciones son menos conocidas. Por ejemplo, se cree que el VOLT también puede desempeñar un papel en la regulación de la secreción de LH a través de un mecanismo de retroalimentación negativa . [14] También se ha planteado la hipótesis de que el VOLT puede ser el mecanismo a través del cual los pirógenos funcionan para iniciar una respuesta febril en el SNC. [14] Por último, se ha observado que las neuronas VOLT responden a los cambios de temperatura, lo que indica que el órgano vasculoso de la lámina terminal está sujeto a diferentes climas. [14]
El órgano subfornical es un CVO sensorial situado en la parte inferior del fórnix y que carece de una BHE , cuya ausencia caracteriza a los órganos circunventriculares. El SFO, que sobresale hacia el tercer ventrículo del cerebro, está altamente vascularizado y se puede dividir en 3 o 4 zonas anatómicas, especialmente por su densidad capilar y estructura. [25] [26] La zona central está compuesta exclusivamente por células gliales y cuerpos celulares neuronales. Por el contrario, las áreas rostral y caudal están formadas principalmente por fibras nerviosas, mientras que en esta área se pueden ver pocas neuronas y células gliales. [14] Sin embargo, funcionalmente, el SFO se puede ver en dos porciones: la división periférica dorsolateral y el segmento central ventromedial. [25] [27]
El SFO tiene muchas proyecciones eferentes, que se ha demostrado que transmiten proyecciones eferentes a regiones involucradas en la regulación cardiovascular, incluido el hipotálamo lateral con fibras que terminan en los núcleos supraóptico (SON) y paraventricular (PVN) , y el tercer ventrículo anteroventral (AV3V) con fibras que terminan en el VOLT y el área preóptica media . [14] [28] Parece que la más esencial de todas estas conexiones son las proyecciones del SFO al núcleo hipotalámico paraventricular. [27] Según su relevancia funcional, las neuronas del SFO pueden clasificarse como GE, que presentan canales de cationes no selectivos, o GI, que presentan canales de potasio. [28] Si bien las proyecciones aferentes del SFO se consideran menos importantes que las diversas conexiones eferentes, aún es notable que el órgano subfornical reciba información sináptica de la zona incerta y el núcleo arqueado . [29]
El estudio de la anatomía de los órganos subfornicales aún está en curso, pero la evidencia ha demostrado que el tiempo de tránsito sanguíneo lento puede facilitar la capacidad sensorial de la SFO, lo que permite un mayor tiempo de contacto para que las señales transmitidas por la sangre penetren sus capilares permeables e influyan en la regulación de la presión arterial y los fluidos corporales. [26] Esta observación coincide con el hecho de que se ha demostrado que las neuronas de la SFO son intrínsecamente osmosensibles. [14] Finalmente, se ha establecido que las neuronas de la SFO mantienen el potencial de membrana en reposo en el rango de -57 a -65 mV. [14]
El órgano subfornical está activo en muchos procesos corporales, incluyendo, pero no limitado a, osmorregulación, [27] [29] regulación cardiovascular, [27] Tanto los estímulos hipertónicos como los hipotónicos facilitaron una respuesta osmótica. Esta observación demostró el hecho de que el SFO está involucrado en el mantenimiento de la presión arterial. Con un receptor AT1 para ANG, las neuronas del SFO demuestran una respuesta excitatoria cuando son activadas por ANG , aumentando así la presión arterial . [14] Sin embargo, la inducción de la respuesta de beber a través del SFO puede ser antagonizada por el péptido, ANP . [14] Investigaciones adicionales han demostrado que el órgano subfornical puede ser un intermediario importante a través del cual la leptina actúa para mantener la presión arterial dentro de los límites fisiológicos normales a través de vías autónomas descendentes asociadas con el control cardiovascular. [14]
Las investigaciones recientes se han centrado en el órgano subfornical como una zona especialmente importante en la regulación de la energía. La observación de que las neuronas subfornical responden a una amplia gama de señales de equilibrio energético circulante y que la estimulación eléctrica del SFO en ratas dio lugar a la ingesta de alimentos apoya la importancia del SFO en la homeostasis energética. [28] Además, se supone que el SFO es la única estructura del prosencéfalo capaz de controlar constantemente las concentraciones circulantes de glucosa. [28] Esta capacidad de respuesta a la glucosa sirve de nuevo para consolidar el papel integral del SFO como regulador de la homeostasis energética. [28]
El órgano subcomisural (OCS) es un pequeño órgano secretor ubicado en la superficie ventral de la comisura posterior cerca de la entrada anterior del acueducto cerebral . [1] [30] Se diferencia de otros OVC en que no tiene capilares altamente permeables. [1] Su papel como estructura neuroendocrina asociada al sistema ventricular lo califica para su clasificación como OVC. [1] En relación con su función secretora, el OCS está parcialmente compuesto por células ependimarias . [1] [30] Estos ependimocitos se caracterizan por cuerpos celulares alargados que contienen materiales secretores y están cubiertos de cilios. [1] [30] El más destacado de estos es la glicoproteína SCO-spondina . [31]
Una función del SCO es la secreción de la glicoproteína SCO-spondina, que se libera en el tercer ventrículo donde se agrega para crear la fibra de Reissner . [32] La fibra de Reissner es una proyección fibrosa larga que viaja caudalmente a través del acueducto de Silvio y termina en la médula espinal. [1] [30] Se cree que esta fibra contribuye al mantenimiento de la permeabilidad del acueducto de Silvio. [30]
Si bien la función del órgano subcomisural sigue bajo investigación, [1] puede ser parte del mecanismo de secreción de aldosterona y desintoxicación del LCR, junto con la osmorregulación . [32] El SCO está inervado por muchos sistemas, el más común de los cuales está asociado con el sistema serotoninérgico , que influye en la ingesta de agua y sodio. Durante la privación de agua, también reducirá su inervación al SCO. La reducción de la entrada al SCO causa una marcada disminución en la producción de RF. Este hallazgo implica que el órgano subcomisural y su fibra de Reissner asociada son partes integrales del equilibrio electrolítico de líquidos y la homeostasis del agua. [32]
La glándula pituitaria se subdivide en lóbulos: la pituitaria anterior , la pituitaria intermedia y la pituitaria posterior (también conocidas como adenohipófisis y neurohipófisis (o lóbulo neural), respectivamente). [1] [33] Cada uno funciona como un órgano endocrino separado .
El lóbulo neural pituitario consiste en proyecciones axónicas que se extienden directamente desde los cuerpos celulares en el hipotálamo a través del infundíbulo . [33] Bajo control neurohumoral, secreta oxitocina y vasopresina , lo que lo califica como un órgano circunventricular con funciones tanto neurales como secretoras. [1]
La pituitaria anterior contiene células secretoras no neuronales derivadas del ectodermo oral que están controladas indirectamente por "hormonas liberadoras" de la eminencia media del hipotálamo, a través de la circulación portal hipofisaria.
El lóbulo intermedio (también llamado pars intermedia ) sintetiza y secreta una hormona que estimula los melanocitos bajo el control neural del hipotálamo. [34] No se incluye comúnmente entre los órganos circunventriculares. [1]
La glándula pituitaria está ubicada en la silla turca del hueso esfenoides en la base del cráneo. [35]
La eminencia media (EM) se encuentra en la porción inferior del hipotálamo y es ventral al tercer ventrículo. Si bien algunas publicaciones no enumeran la EM como un OVC, cuando se considera un órgano circunventricular, se clasifica como un órgano secretor. La eminencia media es rica en capilares fenestrados, lo que permite el paso de proteínas y neurohormonas . Más específicamente, la eminencia media permite el transporte de neurohormonas entre el LCR y el suministro de sangre periférica. [36] El principal tipo de célula que compone la eminencia media son células ependimarias especializadas conocidas como tanicitos . Estas contribuyen a la capacidad del órgano de permitir selectivamente que las macromoléculas pasen de los sistemas neuroendocrinos central a los periféricos. [12] [36] Las subregiones ventromediales del núcleo arqueado hipotalámico bilateral muestran una permeabilidad capilar relativamente alta, lo que indica que este núcleo puede tener funciones reguladoras momento a momento para detectar y transmitir neuronalmente señales hormonales. [37]
Los tanicitos recubren el suelo del tercer ventrículo y se caracterizan por una proyección larga y singular que se adentra profundamente en el hipotálamo. Los tanicitos se han vinculado evolutivamente a las células gliales radiales del sistema nervioso central. Los tanicitos de la eminencia media se encuentran a menudo a lo largo de los capilares periféricos fenestrados. Están muy juntos en los capilares, formando un sello entre el tercer ventrículo y la eminencia media. Este sello se puede atribuir a las uniones estrechas observadas entre los tanicitos y funciona para restringir el viaje de moléculas entre la eminencia media y el tercer ventrículo. [12] La eminencia media también está estrechamente vinculada al transporte de GnRH entre la eminencia media y la hipófisis anterior. Las proyecciones neuronales de las neuronas GnRH en realidad terminan en la eminencia media, lo que permite su liberación al sistema sanguíneo portal. [38] [39]
La morfología de la glándula pineal varía mucho entre los mamíferos. La clasificación más comúnmente utilizada para esta glándula tiene en cuenta su ubicación relativa al diencéfalo y al tercer ventrículo del cerebro, así como su tamaño y forma. [40] En estas condiciones, la glándula pineal humana se clasifica como tipo A. [40] Una glándula pineal tipo A descansa proximalmente a la sección posterior del diencéfalo. Se encuentra a 1-2 mm de la línea media del cerebro. [40] La glándula pineal comienza a desarrollarse durante el segundo mes de gestación. En el adulto promedio, las dimensiones son las siguientes: 5-9 mm de largo, 1-5 mm de ancho y 3-5 mm de grosor. Su peso promedio es de 100-180 mg. [40] La glándula pineal consta de un núcleo central formado por pequeños lóbulos y una corteza que posee una distribución difusa de neuronas . El principal tipo de célula de la pineal es el pinealocito sensu stricto. Este tipo de célula tiene un núcleo prominente y una apariencia granular. [40]
El nivel de vascularización de la glándula pineal es alto. [41] Recibe un gran aporte de sangre de ramas de las arterias coroideas posteriores que derivan de las arterias cerebrales en el mesencéfalo posterior . [40] [41]
La glándula pineal está inervada por fibras de los sistemas parasimpático y simpático periférico , además de fibras del sistema nervioso central. [42] El conjunto más importante de fibras involucradas son las fibras simpáticas posganglionares amielínicas de los ganglios cervicales superiores , que también forman los nervios conarii bilaterales. [40] El segundo conjunto de fibras ingresa a la glándula pineal anteriormente a través de los pedúnculos comisurales. [40] El tercer conjunto de fibras está mielinizado y forma el tracto pineal ventrolateral. [40]
La glándula pineal se considera un órgano secretor y su actividad muestra oscilaciones circadianas . [42] Su función principal, la secreción de la hormona melatonina , descansa cuando no hay entrada del marcapasos circadiano primario en los núcleos supraquiasmáticos . [40] La producción de melatonina está controlada por el ritmo circadiano mencionado anteriormente y es suprimida por la luz. [40] Los tumores pineales pueden afectar el desarrollo sexual, [40] pero el mecanismo aún no se ha establecido.
Además de la melatonina, se han detectado otros péptidos en la glándula pineal. Es muy probable que estén asociados con un tipo de inervación denominada "inervación peptidérgica pineal". [40] Entre ellos se encuentran la vasopresina, la oxitocina, el VIP , el NPY , el péptido histidina isoleucina, el péptido relacionado con el gen de la calcitonina, la sustancia P y la somatostatina. [40]
neuronas en los CVO sensoriales están ubicadas idealmente en la interfaz sangre-cerebro para monitorear los principales componentes de los fluidos corporales.