Los efectos de la hipoglucemia y el coma alcohólico en la permeabilidad de la barrera hematoencefálica | Kamila Moslem

DISCUSIÓN

La glucosa es el principal sustrato que utiliza el cerebro para generar energía, que penetra en el cerebro por difusión facilitada a través de la BBB . La hipoglucemia debida a la reducción de los niveles de glucosa en plasma por debajo del rango normal conduce a disfuncionalidades cerebrales . La hipoglucemia es una condición relativamente común que afecta principalmente a los pacientes diabéticos tratados con insulina u otros fármacos hipoglucemiantes y a los pacientes con insulinoma. Los efectos de la hipoglucemia en el SNC incluyen diversos síntomas como irritabilidad y falta de concentración, alteración de las funciones cognitivas, convulsiones y pérdida de conocimiento. Incluso un solo episodio de hipoglucemia con convulsiones y/o coma puede, si se prolonga y es lo suficientemente grave, causar alteraciones degenerativas permanentes en la corteza cerebral . Estos síntomas de hipoglucemia sugieren la presencia de un aumento de la presión intracraneal y un edema cerebral . En un coma hipoglucémico, las neuronas y especialmente las células endoteliales cerebrales que componen la BBB pueden enfrentarse a un fallo energético . Las células endoteliales de los capilares cerebrales se diferencian de las demás por su metabolismo relativamente más elevado . Las células endoteliales de los capilares cerebrales tienen mitocondrias en grandes cantidades y contienen comparativamente 500 veces más enzimas Na+-K+-ATPasa que las células endoteliales umbilicales . La hipoglucemia provoca la disfuncionalidad de las Na+-K+-ATPasas activas en las membranas de las células endoteliales cerebrales debido a la deficiencia energética. Debido a esta disfuncionalidad, los iones de potasio salen y los iones como el sodio y el calcio penetran en las células endoteliales cerebrales y el edema citotóxico que se produce como resultado de estos cambios. Por lo tanto, puede causar la inflamación de las células endoteliales y las conexiones estrechas entre ellas pueden desprenderse. El edema vasogénico, que se produce como resultado de la elevada cantidad de albúmina debido al aumento de la permeabilidad, puede ser responsable de la disfunción de las neuronas en caso de hipoglucemia. Por último, no se puede excluir que la hipoglucemia tenga efectos perjudiciales sobre las mitocondrias a nivel del axón, afectando a la producción de energía en el propio axón, en las células de Schwann asociadas, en los vasos sanguíneos locales y/o en la vaina perineuronal . Sekimoto et al. han demostrado que la hipoglucemia daña la ultraestructura endotelial de las arterias cerebrales. Hsu y Hedley-Whyte han informado de que la hipoglucemia severa en ratones provocaba la supresión en las paredes de los vasos cerebrales. También se ha observado en nuestro estudio que, el coma por hipoglucemia aumentó significativamente la permeabilidad de la BBB en la corteza izquierda, la corteza derecha, el cerebelo y las regiones del tallo cerebral del cerebro. Además, la ausencia de cambios significativos en la presión arterial de las ratas durante el coma hipoglucémico sugiere que la presión arterial no tiene ningún efecto sobre el aumento de la permeabilidad de la BBB en caso de hipoglucemia. Se ha descubierto que la extracción de glucosa en el cerebelo es dos veces mayor que la de otras partes del cerebro, de modo que el cerebelo conserva la energía celular mejor que la corteza cerebral en caso de coma hipoglucémico. Por lo tanto, se ha informado de un menor daño de la BBB en el cerebelo en comparación con otras partes del cerebro. Del mismo modo, encontramos menos extravasación de albúmina azul de Evans en el cerebelo en comparación con la corteza cerebral. El alcohol es una sustancia soluble tanto en agua como en aceite y puede penetrar fácilmente en las membranas lipídicas de todas las células del cuerpo. Por lo tanto, el alcohol puede penetrar fácilmente en la BBB. El alcohol podría afectar al flujo sanguíneo del cerebro, al metabolismo de la glucosa cerebral, a la síntesis y al catabolismo de varios neurotransmisores, y también afecta a muchas estructuras y funciones, incluidas las células endoteliales capilares del sistema nervioso central. En los alcohólicos, además de los cambios estructurales en el cerebro, se producen muchas disfunciones fisiológicas. Sin embargo, los efectos de la administración aguda de alcohol sobre la permeabilidad de la BBB son controvertidos; hay estudios que sugieren que el alcohol no tiene ningún efecto sobre la permeabilidad de la BBB, además de otros que indican que el alcohol ha aumentado la permeabilidad de la BBB frente a varios trazadores. Rossner et al. han demostrado que el 10% de etanol (1-3 g/kg i.v.) aumentó la permeabilidad del azul de Evans de la BBB a corto plazo. Del mismo modo, Eriksson et al. han administrado un 20% de etanol (2 g/kg i.p.) y han observado un aumento de la permeabilidad de la BBB en ratas. Sin embargo, Hillbom y Tervo no han observado un aumento de la permeabilidad de la BBB tras la administración de etanol al 10% (5 g/kg i.p.) en ratas. También se han estudiado los efectos del etanol en la permeabilidad de la BBB utilizando un trazador de 14C-sacarosa en ratas. Han descubierto que la permeabilidad de la BBB no aumentó cuando se administró de forma aguda un 10% de etanol en forma de 4 g/kg i.p. Gulati et al., utilizando fluorescencia de sodio como trazador, inyectaron alcohol etílico al 30%, 60% y 90% en forma de 0,568 mg/kg i.v. y, en consecuencia, descubrieron que la permeabilidad de la BBB había aumentado significativamente. Sugirieron una correlación entre la concentración de alcohol y la permeabilidad de la BBB, y el alcohol etílico del 90% ha aumentado la permeabilidad más que las concentraciones del 30% y el 60%. Sin embargo, también se ha informado de que no hay cambios en la permeabilidad de la BBB en ratas tras la administración de un 20% de etanol como 3 g/kg i.p. . En el presente estudio, el etanol administrado a la dosis de coma (4 g/kg) aumentó ligeramente la permeabilidad de la BBB en sólo cuatro animales. Esta discrepancia puede atribuirse al sexo de los animales, a la concentración y a la pauta de administración del alcohol y a la diferencia entre los trazadores utilizados para la investigación de la permeabilidad de la BBB. El mecanismo de efecto del alcohol sobre la permeabilidad de la BBB podría haberse aclarado. En contraste con nuestros hallazgos, Haorah et al. han demostrado que el alcohol provocó la deformación de la integridad de la BBB causando el aumento de los tipos de oxígeno reactivo, la activación de la quinasa de la cadena ligera de miosina y el aumento de la fosforilación de la cadena ligera de miosina y de las proteínas de conexión estrecha utilizando el cultivo de células endoteliales monocapa primarias de la microvasculatura cerebral humana. El alcohol es una causa común de coma en todos los rangos de edad. El coma alcohólico puede estar asociado a traumatismos craneales, hipotermia y a la presencia de otros fármacos con los que su acción puede ser aditiva. En la mayoría de los casos, el coma provocado por el alcohol se resuelve con relativa rapidez; la excepción es cuando hay insuficiencia hepática . Efectos del exceso de alcohol en la salud a corto o largo plazo Los receptores NMDA comienzan a no responder, ralentizando las áreas del cerebro de las que son responsables. A este efecto contribuye la actividad que el alcohol induce en el sistema del ácido gamma-aminobutírico. Se sabe que el sistema GABA inhibe la actividad neuronal en el cerebro. El GABA también podría ser responsable del deterioro de la memoria. Los efectos del alcohol en la permeabilidad de la BBB necesitan ser dilucidados más a fondo. Dado que el daño de la BBB puede conducir a la neuroinflamación y a la pérdida neuronal, puede ser importante establecer cómo la BBB se ve afectada por el coma alcohólico. En este estudio, hemos demostrado que el coma hipoglucémico aumenta significativamente la permeabilidad de la BBB, mientras que el coma alcohólico provoca un catabolismo insignificante de la BBB. El nivel de glucosa en sangre no se vio afectado en el coma alcohólico. Por lo tanto, el nivel de energía parece ser suficiente para mantener la integridad estructural de la BBB. Sin embargo, en el coma hipoglucémico el nivel de glucosa en sangre era muy bajo para proporcionar la energía esencial para la integridad de la BBB.

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