Osmorrecepción periférica y receptores de volumen
Las terminaciones sensoriales periféricas son las primeras en registrar las desviaciones en los parámetros osmóticos.
Se encuentran osmorreceptores específicos en los tejidos de la lengua, las paredes intestinales, así como en el bazo y la aurícula izquierda. Una prueba experimental clásica de su presencia y funcionamiento es el siguiente experimento: si se hace pasar una solución hipertónica a través del bazo de un animal, esto provocará de manera refleja un aumento significativo en su consumo de agua.
Dado que el cambio en la presión osmótica está muy a menudo asociado con fluctuaciones en el volumen de sangre circulante (VSC), se activan en paralelo los volumorreceptores (receptores de volumen que funcionan como barorreceptores).
- En el lecho arterial se concentran predominantemente en el cayado aórtico y la región sinucarotídea.
- En el lecho venoso su principal ubicación es la aurícula derecha.
Transmisión de información al sistema nervioso central
La información sobre el estado del equilibrio hidroelectrolítico llega al sistema nervioso central a través de dos vías paralelas:
- Vía nerviosa: la transmisión de señales se realiza mediante fibras nerviosas aferentes que provienen de los osmorreceptores periféricos y los volumorreceptores.
- Vía humoral: se implementa a través del impacto directo de la sangre circundante sobre las estructuras sensoriales del cerebro.
El principal centro de integración de señales y regulación del balance son los núcleos del hipotálamo anterior. La excitación de las neuronas hipotalámicas depende tanto del aporte aferente de los sensores periféricos como del estado osmótico actual de la sangre que baña directamente esta área del cerebro.
Mecanismo celular de los osmorreceptores centrales
Los osmorreceptores centrales son neuronas especializadas localizadas en los núcleos supraóptico y paraventricular del hipotálamo anterior. Son altamente sensibles a la presión osmótica de la sangre en los capilares adyacentes.
La base de su mecanismo de funcionamiento es la deformación mecánica de la membrana celular y el cambio en el volumen de las estructuras intracelulares. En el citoplasma de estas neuronas hay una vacuola específica cuyo tamaño varía según el flujo de agua (hidratación o deshidratación).
- En normotonía (presión osmótica normal): Se observa un equilibrio perfecto en el intercambio de agua e iones entre el capilar sanguíneo y la neurona. Las vacuolas y el cuerpo celular conservan un tamaño medio (normal), manteniendo al mismo tiempo la actividad de fondo (basal), es decir, la generación de potenciales de acción con una frecuencia óptima.
- En hiperosmolaridad (aumento de la presión osmótica): La concentración de iones en la sangre está aumentada y el contenido de agua está disminuido. El agua sale de la vacuola hacia el torrente sanguíneo siguiendo el gradiente de concentración. Se produce la deshidratación de la célula, la vacuola se contrae y el volumen de la neurona disminuye. Esto conduce a una reducción en la frecuencia de los impulsos generados (inhibición).
- En hipoosmolaridad (disminución de la presión osmótica): En la sangre se reduce la concentración de iones y aumenta el contenido de agua. Las sustancias dentro de las vacuolas atraen activamente el agua del plasma. El líquido pasa al interior de la neurona, produciéndose la hidratación celular. La vacuola se hincha considerablemente y el volumen de la neurona aumenta. Como resultado, la frecuencia de generación de potenciales de acción aumenta drásticamente y los receptores se excitan.
Vías de conducción de la excitación
La señal generada por los osmorreceptores centrales del hipotálamo informa al sistema nervioso central sobre el equilibrio hidroelectrolítico. Esta información se transmite a través de una cadena jerárquica estricta de estructuras:
- Otros núcleos del hipotálamo.
- Neuronas subcorticales del sistema límbico (procesamiento de la señal antes de la corteza).
- Formación reticular del encéfalo (eslabón de transmisión intermediario).
- Epífisis.
- Corteza cerebral (centro superior de análisis de información).
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué hormona liberan las neuronas de los núcleos supraóptico y paraventricular ante un cambio en la osmolaridad?
Las neuronas de los núcleos supraóptico y paraventricular liberan vasopresina (hormona antidiurética, ADH) en respuesta a cambios en la osmolaridad.
Ante un aumento de la presión osmótica de la sangre (déficit de agua), la excitación se transmite a estos núcleos secretores del hipotálamo. Como resultado, sintetizan vasopresina, la cual es transportada por los axones hasta la neurohipófisis y liberada al torrente sanguíneo sistémico. En caso de hipoosmolaridad (exceso de agua), se produce una inhibición de la actividad de los núcleos supraóptico y paraventricular, lo que lleva a una disminución en la síntesis y secreción de esta hormona.
¿Qué órganos efectores participan en el mantenimiento de la homeostasis osmótica tras recibir la señal del sistema nervioso central?
Según las fuentes citadas, en el mantenimiento de la homeostasis osmótica participan principalmente los riñones; también se describen la corteza suprarrenal y las arteriolas como eslabones de la regulación hormonal.
- Riñones: la vasopresina actúa sobre los túbulos renales y potencia la reabsorción de agua; cuando la vasopresina disminuye, la reabsorción de agua se reduce y aumenta la diuresis. La aldosterona actúa sobre los túbulos contorneados distales y los túbulos colectores, potenciando la reabsorción de Na+, Cl- y H2O.
- Corteza suprarrenal: bajo la acción de la angiotensina II se potencia la secreción de aldosterona.
- Arteriolas: la vasopresina y la angiotensina II provocan su vasoconstricción.
Para memorizar la localización de los receptores en el corazón, utiliza la regla «OL-VP»: Osmorreceptores en la Aurícula Izquierda (Orejuela/Izquierda), Volumorreceptores en la Aurícula Derecha.
Preguntas de clases y exámenes
¿Qué actúa como sensor celular en el osmorreceptor central?
El sensor es una vacuola intracelular de la neurona hipotalámica. Esta se hincha o se contrae según el flujo osmótico del agua, alterando mecánicamente la actividad de la célula.
¿Cómo influye la sangre hiperosmolar en la generación de impulsos de los osmorreceptores?
En un estado hiperosmolar, el agua sale de la célula hacia el capilar. La deshidratación de la neurona y la contracción de la vacuola provocan una disminución en la frecuencia de los potenciales de acción generados.
¿Con qué propósito se hizo pasar una solución hipertónica a través del bazo en el experimento?
Este experimento clásico demuestra la presencia de osmorreceptores en órganos periféricos. La administración local de una solución hipertónica excita los receptores del bazo y obliga reflejamente al animal a consumir más agua.
Qué más repasar sobre el tema
- Vía humoral de transmisión de información hacia el hipotálamo
- Funciones de los núcleos supraóptico y paraventricular
- Interacción entre osmorreceptores y volumorreceptores
- El papel de la formación reticular en la conducción de la señal osmótica
- Participación de la corteza cerebral en la formación de la sensación de sed
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