El reflejo axónico [1] (o respuesta de llamarada) [2] es la respuesta estimulada por los nervios periféricos del cuerpo que se aleja del cuerpo de la célula nerviosa y se ramifica para estimular los órganos diana. Los reflejos son reacciones individuales que responden a un estímulo que constituyen los componentes básicos de la señalización general en el sistema nervioso del cuerpo. Las neuronas son las células excitables que procesan y transmiten estas señales reflejas a través de sus axones, dendritas y cuerpos celulares. Los axones facilitan directamente la comunicación intercelular proyectándose desde el cuerpo celular neuronal a otras neuronas, tejido muscular local, glándulas y arteriolas. En el reflejo axónico, la señalización comienza en el medio del axón en el sitio de estimulación y transmite señales directamente al órgano efector saltándose tanto un centro de integración como una sinapsis química presentes en el reflejo de la médula espinal. El impulso se limita a un solo axón bifurcado [3] , o una neurona cuyo axón se ramifica en dos divisiones y no causa una respuesta general al tejido circundante.
El arco reflejo axónico es distinto del arco reflejo de la médula espinal . En la vía refleja de la médula espinal, la neurona aferente transmite información a las interneuronas de la médula espinal . Estas interneuronas actúan colectivamente, procesan y dan sentido a los estímulos entrantes y estimulan a las neuronas efectoras que actúan como un centro de integración. [4] Las neuronas efectoras que salen del centro de integración transmiten una respuesta al tejido original donde surgió el reflejo, lo que da como resultado una respuesta. El reflejo axónico da como resultado una respuesta localizada solo a las células inervadas localmente de la neurona única donde se originó la señal. [5] La vía refleja axónica no incluye un centro de integración o sinapsis que retransmita la comunicación entre neuronas en el reflejo de la médula espinal. Por lo tanto, el estímulo se desvía al órgano efector sin ingresar al cuerpo celular neuronal y, por lo tanto, indica que el reflejo axónico no es un reflejo verdadero donde los impulsos aferentes pasan a través del sistema nervioso central antes de estimular las neuronas eferentes.
El reflejo axónico fue descubierto y descrito como "un nuevo tipo de reflejo periférico" que pasa por alto el centro de integración y la sinapsis en el sistema nervioso central. El descubrimiento del reflejo axónico descubrió que el reflejo axónico activa las arteriolas locales causando vasodilatación y contracción muscular. Esta contracción muscular se observó en personas con asma, donde los neuropéptidos liberados causaron que el músculo liso en las vías respiratorias se contrajera. De manera similar, la liberación de agentes colinérgicos en las terminales nerviosas sudomotoras evoca un reflejo axónico que estimula las glándulas sudoríparas induciendo al cuerpo a sudar en respuesta al calor. El reflejo axónico es posible a través de la transmisión de señales desde los receptores cutáneos en la piel.
El reflejo axónico fue descubierto por Kovalevskiy y Sokovnin, dos científicos rusos en 1873. [5] Describieron el reflejo axónico como un nuevo tipo de reflejo periférico (o local) donde la señal eléctrica comienza en el medio del axón y se transmite inmediatamente saltándose un centro de integración y una sinapsis química como se observa típicamente en el reflejo de la médula espinal.
En 1890, el fisiólogo británico John Neuport Langley investigó el movimiento del pelo de los gatos cuando se los exponía a temperaturas frías. Langley observó que, incluso después de la estimulación, el pelo de los gatos en las zonas circundantes seguía levantándose. Langley concluyó que la estimulación neuronal primaria no terminaba después de la primera sinapsis, sino que estaba involucrada en conexiones ramificadas a múltiples neuronas que hacían que el pelo de los gatos en las zonas circundantes se levantara. [4] Langley definió esta vía como "reflejo axónico".
A principios del siglo XX, el cardiólogo británico Sir Thomas Lewis investigó la abrasión mecánica de la piel. La piel demostró una respuesta trifásica. Primero, se desarrolla una mancha roja y se extiende hacia afuera debido a la liberación de histamina de los mastocitos. En segundo lugar, un color rojo más brillante se extiende alrededor de la mancha original debido a la dilatación arteriolar. La última fase fue la producción de un líquido lleno de ronchas sobre la mancha original. Lewis creía que la respuesta de la piel se debía a la dilatación de los vasos sanguíneos vecinos que eran desencadenados por el sistema nervioso a través del reflejo axónico. [4] Esta respuesta trifásica se denominó respuesta triple de Lewis . La dilatación de las arteriolas en el área afectada se debe a la vasodilatación . Aunque Lewis observó vasodilatación que podría explicarse por el reflejo axónico, aún no había evidencia directa que explicara la ramificación de los nervios desde el centro de un axón en lugar de un cuerpo celular o qué agentes químicos eran responsables de los síntomas de piel de gallina, línea roja y vaso sanguíneo dilatado. [4]
En la década de 1960, los científicos A. Janscó-Gabor y J. Szolcsányi demostraron que cuando se aplican sustancias químicas irritantes y estimulantes eléctricos a la piel, se estimulan los nocirreceptores cutáneos. Estos sensores de dolor envían señales a los tejidos vecinos, lo que produce extravasación , también conocida como fuga de los vasos sanguíneos. Esta respuesta es similar a la investigación de Lewis con la vasodilatación, ya que ambas dependen de un suministro de nervios sensoriales intactos que afectan a los tejidos vecinos. [5]
A finales del siglo XX surgieron métodos más sofisticados para la observación directa del reflejo axónico debido a herramientas de imagenología más precisas y técnicas más avanzadas. Un ejemplo son los estudios Doppler láser que utilizan imágenes Doppler láser para observar el flujo sanguíneo de la piel y determinar la función vascular. [6] Este tipo de técnicas de recolección experimental producen datos experimentales que sugieren un mecanismo para explicar cómo la interacción de factores neuronales y dotes genéticas hace que algunos individuos sean más resistentes al frío. Estas técnicas de investigación han ayudado a mejorar el tratamiento médico y la prevención de daños en la piel relacionados con el frío y lesiones por congelación.
Cuando un impulso proximal estimula los receptores de estiramiento y calor en una rama de un axón bifurcado, la señal producida se mueve hacia atrás, hacia el punto de bifurcación del axón. Luego, el impulso se refleja por la otra rama del axón hasta el órgano efector, lo que provoca el reflejo axónico. Los reflejos axónicos estimulan numerosos órganos efectores, incluidos los sistemas endocrino, vascular y circulatorio, según la ubicación de la estimulación. Un ejemplo es el picor, un tipo de nocicepción, en el que el reflejo a menudo evoca el deseo de rascarse. El compuesto capsaicina se puede utilizar para agotar las sustancias químicas en las terminaciones nerviosas del reflejo axónico y reducir los síntomas de picor y dolor. [5]
Fisiológicamente, el reflejo axónico ayuda a mantener la homeostasis , o la regulación del entorno interno del cuerpo en respuesta al entorno externo cambiante, asegurando que el entorno interno sea estable y relativamente constante. El reflejo axónico responde a los cambios externos en la temperatura, la concentración química y la composición del aire. Algunos ejemplos de mecanismos mediados por el reflejo axónico incluyen la picazón, la inflamación, el dolor, el asma y la circulación dérmica. [5]
El cuerpo responde a múltiples tipos de trauma, incluidas infecciones, lesiones físicas o daños tóxicos en los tejidos, a través de la inflamación . Cuando aumenta la sensación de dolor, el reflejo axónico estimula (y es responsable de) la liberación de muchas sustancias químicas necesarias que promueven la inflamación tisular local de la región traumatizada. [5] El reflejo axónico regula la vasodilatación o el flujo sanguíneo adicional a los tejidos objetivo. El reflejo axónico permite que los músculos se contraigan en el menor tiempo posible al regular la conducción de señales en la unión neuromuscular.
En la circulación dérmica, el reflejo axónico controla la temperatura y la circulación en los tejidos a través de la vasodilatación. Las pequeñas fibras nerviosas llamadas termorreceptores son sensibles a la temperatura y pueden actuar como sensores que inician la vasodilatación mediada por el reflejo axónico. Las enfermedades neuromusculares se pueden predecir de forma temprana por la presencia de reflejos anormales en las fibras musculares y las contracciones correspondientes. Esto surge porque los axones pueden generar sus propios potenciales de acción cuando se hiperexcitan a partir del estímulo original; esto se conoce como potencial de fasciculación en la fibra muscular. [7] Las fasciculaciones son características prominentes en la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y podrían ser evidencia de un reflejo axónico anormal con más investigaciones. [8]
En el asma , el reflejo axónico induce la liberación de varios neuropéptidos , entre ellos la sustancia P , la neuroquinina A y la calcitonina . Los tres neuropéptidos provocan la contracción del músculo liso de las vías respiratorias, lo que también ocurre a través de un mecanismo similar en las alergias.
Este mismo mecanismo de reacción es también responsable de la pérdida de calor corporal en las extremidades, demostrado a través del Test de Hunter. Una prueba clínica que se puede realizar al paciente es el QSART, o Quantitative Sudomotor Axon Reflex Testing, que estimula el sistema nervioso autónomo de un individuo estimulando las glándulas sudoríparas mediante la promoción de reflejos axónicos. [9] La piel se estimula con electricidad, provocando dichos reflejos axónicos, lo que permite la evaluación del tipo y la gravedad de los trastornos nerviosos autónomos y las neuropatías periféricas como el asma o la esclerosis múltiple.
Los humanos y los primates utilizan la respuesta sudomotora para provocar la termorregulación , o el control de su temperatura corporal, principalmente a través del sistema nervioso simpático con influencias insignificantes del sistema nervioso parasimpático . [10] Los receptores sensibles al calor están presentes en la piel, las vísceras y la médula espinal, donde reciben información del entorno exterior y la envían al centro termorregulador en el hipotálamo.
Una respuesta sudorípara estimula los receptores muscarínicos M3 en las glándulas sudoríparas y un reflejo axónico sudomotor. En el reflejo sudomotor, los agentes colinérgicos se unen a los receptores nicotínicos en las terminales nerviosas sudomotoras, evocando un impulso que viaja hacia el soma, o en sentido opuesto al impulso normal. En el soma de la neurona sudomotora simpática posganglionar, el impulso se ramifica y viaja ortodrómicamente, o alejándose del soma. Finalmente, cuando este impulso llega a otras glándulas sudoríparas, provoca una respuesta sudorípara axónica indirecta. Los reflejos axónicos sudomotores pueden amplificarse periféricamente en la transmisión de la magnitud del potencial de acción por la acetilcolina . [10] La acetilcolina también activa las fibras sudomotoras y los nociceptores aferentes primarios, desencadenando reflejos axónicos en ambos. Sin embargo, con daño nervioso ( neuropatía ) todavía hay cierto aumento en la sudoración mediada por el reflejo axónico.
Los receptores cutáneos son receptores sensoriales en la piel que detectan cambios en la temperatura ( termorreceptores ) y el dolor ( nociceptores ). Estos receptores cutáneos inician un impulso a través de la excitación del axón sensorial principal a la médula espinal. El reflejo axónico es la propagación de este impulso desde el axón principal a los vasos sanguíneos cercanos en el área estimulada de la piel. Estos impulsos en el área afectada liberan agentes químicos que hacen que los vasos sanguíneos se dilaten y tengan fugas, lo que hace que la piel sude. Se libera acetilcolina, lo que conduce a un aumento del calcio extracelular, que causa hiperpolarización extracelular seguida de dilatación de la arteriola. El enrojecimiento conduce a la respuesta de llamarada del reflejo axónico. [11]
Este mecanismo de vasodilatación está respaldado por la investigación, y la eficacia de la respuesta vasomotora se puede explicar por el valor de Tau (la constante de tiempo de la circulación sanguínea sobre esa zona que experimenta el efecto de un sensor). En general, el valor de Tau no cambia mucho en temperaturas de 39 °C y superiores, mientras que las temperaturas inferiores a 39 °C mostrarán una variación significativa en el valor de Tau. La señal que provoca la vasodilatación se origina a partir de un aumento de la temperatura de la piel, que se acerca a un umbral de alrededor de 40 °C. La fase de enfriamiento de Tau dependerá de la mecánica corporal y de la capacidad de un individuo para irradiar calor desde el cuerpo.