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Locus coeruleus

Locus coeruleus y sus vías de influencia

El locus coeruleus ( / s ɪ ˈ r uː l i ə s / ) ( LC ), también escrito locus caeruleus o locus ceruleus , [1] es un núcleo en la protuberancia del tronco encefálico involucrado en las respuestas fisiológicas al estrés y al pánico . [2] Es parte del sistema de activación reticular .

El locus coeruleus, que en latín significa "punto azul", es el principal sitio de síntesis cerebral de noradrenalina . El locus coeruleus y las áreas del cuerpo afectadas por la noradrenalina que produce se describen colectivamente como el sistema locus coeruleus-noradrenérgico o sistema LC-NA . [3] La noradrenalina también puede liberarse directamente a la sangre desde la médula suprarrenal .

Anatomía

El locus coeruleus (LC) se encuentra en la zona posterior de la protuberancia rostral en el piso lateral del cuarto ventrículo . Está compuesto principalmente por neuronas de tamaño mediano . Los gránulos de melanina dentro de las neuronas del LC contribuyen a su color azul. Por lo tanto, también se lo conoce como núcleo pigmentoso pontis, que significa "núcleo fuertemente pigmentado de la protuberancia". La neuromelanina se forma por la polimerización de la noradrenalina y es análoga a la neuromelanina negra basada en dopamina en la sustancia negra .

En los humanos adultos (19-78) el locus coeruleus tiene entre 22.000 y 51.000 neuronas pigmentadas en total cuyo tamaño varía entre 31.000 y 60.000 μm 3 . [4]

Conexiones

Las proyecciones de este núcleo llegan a todas partes. Por ejemplo, inervan la médula espinal , el tronco encefálico, el cerebelo , el hipotálamo , los núcleos de relevo talámicos , la amígdala , el telencéfalo basal y la corteza . La noradrenalina del LC tiene un efecto excitador en la mayor parte del cerebro, mediando la excitación y preparando a las neuronas del cerebro para que se activen ante estímulos.

Como importante centro de control homeostático del cuerpo, el locus coeruleus recibe aferencias del hipotálamo. El giro cingulado y la amígdala también inervan el LC, lo que permite que el dolor emocional y los factores estresantes desencadenen respuestas noradrenérgicas. El cerebelo y las aferencias de los núcleos del rafe también se proyectan al LC, en particular el núcleo del rafe pontino y el núcleo del rafe dorsal .

Entradas

El locus coeruleus recibe señales de varias otras regiones del cerebro, principalmente:

Salidas

Las proyecciones del locus coeruleus consisten en neuronas que utilizan noradrenalina como su neurotransmisor primario. [5] [6] Estas proyecciones incluyen las siguientes conexiones: [5] [6]

Función

Está relacionado con muchas funciones a través de sus proyecciones generalizadas. El sistema LC-NA modula los circuitos corticales, subcorticales, cerebelosos, del tronco encefálico y de la médula espinal. Algunas de las funciones más importantes influenciadas por este sistema son: [7] [8]

El locus coeruleus es parte del sistema de activación reticular y se inactiva casi por completo durante el sueño de movimientos oculares rápidos . [14]

Fisiopatología

El locus coeruleus puede estar presente en la depresión clínica , el trastorno de pánico , la enfermedad de Parkinson , la enfermedad de Alzheimer [15] y la ansiedad . Se cree que algunos medicamentos, incluidos los inhibidores de la recaptación de noradrenalina ( reboxetina , atomoxetina ), los inhibidores de la recaptación de serotonina-noradrenalina ( venlafaxina , duloxetina ) y los inhibidores de la recaptación de noradrenalina-dopamina ( bupropión ), muestran eficacia al actuar sobre las neuronas de esta área.

Las investigaciones siguen revelando que la noradrenalina (NE) es un regulador crítico de numerosas actividades, desde la respuesta al estrés y la formación de la memoria hasta la atención y la excitación. Muchos trastornos neuropsiquiátricos se precipitan a partir de alteraciones en los circuitos neuronales modulados por la NE: trastornos del afecto, trastornos de ansiedad, TEPT, TDAH y enfermedad de Alzheimer. Las alteraciones en el locus coeruleus (LC) acompañan a la desregulación de la función de la NE y probablemente desempeñan un papel clave en la fisiopatología de estos trastornos neuropsiquiátricos. [16]

En estrés

El locus coeruleus es responsable de mediar muchos de los efectos simpáticos durante el estrés. El locus coeruleus se activa por el estrés y responderá aumentando la secreción de noradrenalina, que a su vez alterará la función cognitiva (a través de la corteza prefrontal), aumentará la motivación (a través del núcleo accumbens ), activará el eje hipotálamo-hipofisario-adrenal y aumentará la descarga simpática / inhibirá el tono parasimpático (a través del tronco encefálico ). Específicamente para la activación del eje hipotálamo-hipofisario-adrenal, la noradrenalina estimulará la secreción del factor liberador de corticotropina del hipotálamo, que induce la liberación de hormona adrenocorticotrópica de la hipófisis anterior y la posterior síntesis de cortisol en las glándulas suprarrenales . La noradrenalina liberada desde el locus coeruleus se retroalimentará para inhibir su producción, y el factor liberador de corticotropina se retroalimentará para inhibir su producción, mientras que alimentará positivamente al locus coeruleus para aumentar la producción de noradrenalina. [17]

El papel del LC en la función cognitiva en relación con el estrés es complejo y multimodal. La noradrenalina liberada por el LC puede actuar sobre los receptores α2 para aumentar la memoria de trabajo, o un exceso de NE puede disminuir la memoria de trabajo al unirse a los receptores α1 de menor afinidad. [18]

La investigación psiquiátrica ha documentado que la respuesta postsináptica noradrenérgica mejorada en la vía neuronal (circuito cerebral) que se origina en el locus coeruleus y termina en el núcleo basolateral de la amígdala es un factor importante en la fisiopatología de la mayoría de los trastornos del circuito del miedo inducidos por el estrés y especialmente en el trastorno de estrés postraumático (TEPT). Las neuronas del LC son probablemente el origen de la primera o segunda "pata" del "circuito del TEPT". Un importante estudio de 2005 sobre veteranos del ejército estadounidense fallecidos en la Segunda Guerra Mundial ha demostrado que el TEPT relacionado con el combate está asociado con una cantidad disminuida post mortem de neuronas en el locus coeruleus (LC) en el lado derecho del cerebro. [19]

En caso de abstinencia de opiáceos

Los opioides inhiben la activación de las neuronas en el locus coeruleus. Cuando se deja de consumir opioides, el aumento de la actividad del locus coeruleus contribuye a los síntomas de abstinencia de opioides. El agonista del receptor adrenérgico α2 clonidina se utiliza para contrarrestar este efecto de abstinencia al disminuir la neurotransmisión adrenérgica del locus coeruleus. [ 20]

Síndrome de Rett

El defecto genético del regulador transcripcional MECP2 es responsable del síndrome de Rett . [21] Una deficiencia de MECP2 se ha asociado a disfunciones catecolaminérgicas relacionadas con el sistema autónomo y simpáticoadrenérgico en modelos de ratón del síndrome de Rett (RTT). El locus coeruleus es la principal fuente de inervación noradrenérgica en el cerebro y envía conexiones generalizadas a las áreas cerebrales rostrales (corteza cerebral, hipocampo, hipotálamo) y caudales (cerebelo, núcleos del tronco encefálico) [22] y. [23] De hecho, una alteración de esta estructura podría contribuir a varios síntomas observados en ratones deficientes en MECP2. Se mostraron cambios en las propiedades electrofisiológicas de las células en el locus coeruleus . Estos cambios celulares del locus coeruleus incluyen hiperexcitabilidad y disminución del funcionamiento de su inervación noradrenérgica. [24] Se detectó una reducción del nivel de ARNm de la tirosina hidroxilasa (TH), la enzima limitante de la velocidad en la síntesis de catecolaminas, en toda la protuberancia de ratones machos carentes de MECP2, así como en hembras heterocigotas adultas. Mediante técnicas de inmunocuantificación, se demostró una disminución del nivel de tinción de la proteína TH, del número de neuronas que expresan TH en el locus coeruleus y de la densidad de la arborización dendrítica que rodea la estructura en ratones sintomáticos carentes de MECP2. [25] Sin embargo, las células del locus coeruleus no están muriendo, sino que es más probable que estén perdiendo su fenotipo completamente maduro, ya que no se detectaron neuronas apoptóticas en la protuberancia. [25] Los investigadores han concluido que, "Debido a que estas neuronas son una fuente fundamental de noradrenalina en todo el tronco encefálico y el prosencéfalo y están involucradas en la regulación de diversas funciones alteradas en el síndrome de Rett, como la respiración y la cognición, planteamos la hipótesis de que el locus coeruleus es un sitio crítico en el que la pérdida de MECP2 da como resultado una disfunción del SNC. Por lo tanto, la restauración de la función normal del locus coeruleus puede tener un valor terapéutico potencial en el tratamiento del síndrome de Rett". [24] Esto podría explicar por qué un inhibidor de la recaptación de noradrenalina ( desipramina , DMI), que mejora los niveles de NE extracelular en todas las sinapsis noradrenérgicas, mejoró algunos síntomas del síndrome de Rett en un modelo de ratón del síndrome de Rett. [25]

Enfermedades neurodegenerativas

El locus ceruleus se ve afectado en muchas formas de enfermedades neurodegenerativas: enfermedad de Parkinson genética e idiopática , parálisis supranuclear progresiva , enfermedad de Pick o enfermedad de Alzheimer . También se ve afectado en el síndrome de Down . [26] Por ejemplo, hay hasta un 80% de pérdida de neuronas del locus ceruleus en la enfermedad de Alzheimer , [27] Los modelos de ratón de la enfermedad de Alzheimer muestran una progresión acelerada después de la destrucción química del locus ceruleus, [28] y los ovillos neurofibrilares , un biomarcador primario de la enfermedad de Alzheimer, pueden encontrarse en el locus ceruleus décadas antes de cualquier síntoma clínico. [29] La norepinefrina de las células del locus ceruleus, además de su papel de neurotransmisor, se difunde localmente desde las "varicosidades". Como tal, proporciona un agente antiinflamatorio endógeno en el microambiente alrededor de las neuronas, células gliales y vasos sanguíneos en el neocórtex y el hipocampo. [15] Se ha demostrado que la noradrenalina estimula la microglia del ratón para suprimir la producción de citocinas inducida por Aβ y promueve la fagocitosis de Aβ. [15] Esto sugiere que la degeneración del locus coeruleus podría ser responsable del aumento de la deposición de Aβ en cerebros con EA. [15] La degeneración de las neuronas pigmentadas en esta región en la enfermedad de Alzheimer y Parkinson se puede visualizar in vivo con resonancia magnética de neuromelanina . [30] Debido a la marcada degeneración del locus coeruleus y las propiedades neuroprotectoras de la noradrenalina, Ian Robertson propuso la " Teoría noradrenérgica de la reserva cognitiva " [31] que postula que la regulación positiva del sistema locus coeruleus-noradrenérgico a lo largo de la vida puede mejorar la estimulación cognitiva, contribuyendo a la reserva cognitiva y previniendo la neurodegeneración. Evidencias recientes parecen apoyar esta teoría al informar que la integridad del locus coeruleus es la principal responsable del mantenimiento biológico del cerebro, [32] la eficiencia cognitiva y la reducción de la carga neuropatológica. [32] [33] [34] [35]

Privación del sueño

Los estudios realizados en animales han demostrado que la falta de sueño puede reducir la cantidad de neuronas en el locus coeruleus. Por lo tanto, la posibilidad de que la falta de sueño produzca daños duraderos en las funciones cerebrales humanas se ha convertido en un tema de debate. [36]

Historia

El locus coeruleus fue descubierto en 1784 por Félix Vicq-d'Azyr , [37] redescrito más tarde por Johann Christian Reil en 1809 [38] y nombrado por los hermanos Joseph y Karl Wenzel en 1812. [39] [40] La alta actividad de monoaminooxidasa en el LC de roedores se encontró en 1959, las monoaminas se encontraron en 1964 y las proyecciones generalizadas de neuronas noradrenérgicas en la década de 1970. [38] Un avance importante en la comprensión de la organización anatómica del locus coeruleus fue la aplicación de la técnica de Falck-Hillarp , ​​que combina tejido liofilizado y formaldehído para hacer que las catecolaminas (como la noradrenalina) y la serotonina fluoreszcan en secciones de tejido. [ cita requerida ]

Etimología

Coeruleus o caeruleus

El nombre "inglés" locus coeruleus [41] es en realidad una expresión latina que consiste en el sustantivo, locus , "lugar" o "mancha" [42] y el adjetivo coeruleus , "azul oscuro" [42] o "azul cielo". [43] [44] Esto fue traducido acertadamente al inglés como lugar azul en 1907 en la traducción inglesa [45] de la nomenclatura anatómica latina oficial de 1895, Nomina Anatomica . El nombre del locus coeruleus se deriva de su apariencia azul en el tejido cerebral sin teñir. [39] El color se debe a la dispersión de la luz de la neuromelanina en los cuerpos de las células nerviosas noradrenérgicas (productoras de norepinefrina). [ cita requerida ]

La ortografía coeruleus se considera incorrecta, [46] y los diccionarios de latín clásico prefieren caeruleus [42] [47] en su lugar. Caeruleus se deriva de caelum , [47] de ahí la ortografía con -ae, como caeluleus → caeruleus. [47] Caelum en latín clásico podría referirse al cielo , al paraíso o a la bóveda celestial . [42] En latín medieval , se pueden encontrar variantes ortográficas como coelum [48] para el latín clásico caelum [42] y cerulans [48] para el latín clásico caerulans [42] . En inglés, el adjetivo de color cerulean se deriva del latín caeruleus . [49] Además, techo se deriva en última instancia del latín caelum . [50]

Nomenclatura oficial latina

La nomenclatura latina oficial, Nomina Anatomica, ratificada en Basilea en 1895 [51] y en Jena en 1935 [52] [53] contenía la forma ortográficamente correcta locus caeruleus . La Nomina Anatomica publicada en 1955 [54] introdujo inadvertidamente la ortografía incorrecta locus coeruleus , sin más explicaciones. La edición posterior monoftongó el diptongo , dando como resultado locus ceruleus , [55] ya que proclamaron que: "Todos los diptongos deberían eliminarse". [56] Esta forma se mantuvo en la edición posterior. [56] Las dos ediciones siguientes de 1977 [57] y 1983 [58] revirtieron la ortografía a la ortografía incorrecta locus coeruleus , mientras que la edición posterior de 1989 [59] finalmente regresó a la ortografía correcta locus caeruleus . La edición actual de la Nomina Anatomica , rebautizada como Terminologia Anatomica , [60] dicta locus caeruleus en su lista de expresiones latinas y, correspondientemente, menciona locus caeruleus en su lista de equivalentes en inglés. Esto está en línea con la declaración hecha por el presidente de la Terminologia Anatomica de que "el comité decidió que los términos latinos cuando se usan en inglés deben estar en latín correcto". [61]

En la cultura popular

En The Big Bang Theory , temporada 5, episodio 16 ("La solución de las vacaciones"), Amy le encarga a Sheldon que extraiga el locus coeruleus de una muestra de tejido.

Véase también

Referencias

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Una novela basada en hechos reales de Max Trasin, Pentian 2016

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