MÓDULO 1.- LA PERCEPCIÓN OLFATIVA TEMA 9.- DROGAS Y CEREBRO

TEMA 9 .- DROGAS Y CEREBRO. PSICOFARMACOLOGÍA

04/02/2015

José Luis Vaquerín  - Nez -

               

 El cerebro y sus mensajeros

  A lo largo del S. XX se descubrieron numerosas drogas que producían unos efectos asombrosos sobre la mente y además, se empezó a comprender el funcionamiento molecular y celular del cerebro humano.

 El descubrimiento de drogas que calmaban la ansiedad, la excitación de las funciones mentales nos ha permitido comprender el funcionamiento del cerebro humano. Las drogas antidepresivas, las ansiolíticas que nos han liberado del sufrimiento.

 El control del dolor o la producción de euforia, la psicodelia, la analgesia... cuanto menos, vemos que el catálogo de efectos fisiológicos de las drogas sobre el cerebro y por ende, sobre el ser humano son verdaderamente amplias.

 Nosotros no vamos a hacer un estudio detallado de los mecanismos de actuación de las drogas, simplemente intentaremos comprender cómo el efecto de la percepción aromática nos permite “sentir” sus efectos. Obviamente, estos efectos fisiológicos tienen que ser placenteros o por lo menos, generar bienestar. En este sentido, la generación de bienestar, o sensación wellness es nuestro objetivo del estudio de los fundamentos de la Psicofarmacología del Perfume.

 Aprovecharemos los estudios que han realizado los farmacólogos para averiguar los mecanismos mediante los cuales los aromas ejercen sus efectos mientras que los neurofisiólogos estudian la actividad cerebral.

 Principios básicos que rigen la comunicación intercelular del cerebro.

  Todas las drogas psicoactivas ejercen sus principales efectos sobre las células individuales del cerebro, concretamente, sobre los puntos de conexión entre ciertas células cerebrales en determinadas partes del cerebro.

 Dos son los tipos fundamentales de células que constituyen la materia de la masa cerebral:

•  las neuronas: se cree que son los principales portadores de información

•  las células de glía: con misión auxiliar

 Ambos tipos de células se distinguen porque la mayoría de las primeras poseen una prolongación filamentosa que las capacita para comunicarse con otras neuronas, esas prolongaciones faltan en la mayoría de las células gliales.

 Aunque las células de la glía son alrededor del 85% del total de las cerebrales, los científicos no saben con certeza su función exacta. Parece ser que ayudan a la orientación de las  neuronas a lo largo del desarrollo, además de dar soporte metabólico a las neuronas, retirando los productos residuales mediante una especie de bombeo que saca los materiales excedentes del metabolismo. Y algunos autores piensan, que desempeñan una función directa en el procesamiento de la información.

 La propiedad más notable de la neurona es su capacidad de transmitir información desde un lugar del cerebro hasta otro más o menos distante. Todo nuestro pensar y sentir son consecuencia de las conversaciones que mantienen en el cerebro más de 10¹⁰ neuronas. Para poder cumplir tal función estan estructuradas de un modo muy singular.

 Igual que el resto de las células, las neuronas tienen un núcleo y en torno a él, un citoplasma, pero se diferencian de las demás en que poseen axones, las prolongaciones que antes dijimos y que proyectan la información hasta otras células a veces distantes.

 Los axones pueden ser muy largos, las grandes neuronas, llamadas células piramidales, situadas en la corteza ceebral, llegan a extender sus  axones hasta la parte inferior de la médula espinal, o sea unos 120 cm!!. El final del axón, la terminación nerviosa, puede dividirse nada menos que en 10⁴ o más ramas, cada una de las cuales puede entrar en contacto con una neurona receptora distinta, proporcionando así gran diversidad de interconexiones neuronales.

 Las terminaciones nerviosas entran en contacto directo con los cuerpos celulares de otras neuronas directamente, o bien, lo que es más frecuente, se relacionan con las dendritas, otro tipo de extensión neurocelular. De una neurona típica brotan hasta 104 o más dendritas, cada dendrita puede recibir el mensaje de numerosas neuronas. Si consideramos las muchas dendritas que en cada neurona reciben mensajes, los millares de ramas distribuidoras de mensajes que hay al extremo de cada axón y los miles de neuronas que contiene el cerebro se puede comprender las razones por las que pueden procesar una enorme cantidad de datos.

 En el esquema de la acción nerviosa típica (figura 1 ) un impulso que se produce en la dendrita o en la zona celular viaja a través del axón en virtud de un proceso que es de carácter predominantemente electroquímico. El interior de una neurona en reposo es eléctricamente negativo con respecto a su exterior; si la neurona es excitada, el potencial eléctrico a través de la membrana celular se anula y el interior dede la célula podría inclusive, desarrollar una débil carga positiva. Antes de la excitación la (Na⁺) es mayor que 25 veces la (Na⁺) del exterior del axón y el cambio de carga entre ambos lados promueve la entrada  de Na⁺ hacia el interior de la célula.

 La afluencia repentina de iones sodio hacia el interior en una zona del axón inicia un cambio de las propiedades eléctricas en otra zona adyacente, lo que provoca una irrupción de iones Na⁺ en aquel punto y propaga la onda de actividad electroquímica que se seguirá a lo largo de todo el axón. Cuando esto ocurre se dice que la célula “se dispara”. El proceso es bastante rápido, de unos 50 m/s en algunos axones y se parece al paso de una corriente eléctrica por un cable.

 A esta “conducción axónica” se le conoce con el proceso de todo o nada, el impulso recorre el axón o no lo recorre. Además, la base iónica del flujo de impulso axón abajo ( incluída la identidad de los iones implicados ) es la misma para todas las neuronas del cerebro. Así, una droga que se interpusiese en la conducción axónica prodría cortar la transmisión del impulso de casi todas las neuronas cerebrales, con escasas y mínimas diferencias entre ellas a este respecto.

 Las materias primas odorantes narcóticas actúan bloqueando la conducción axónica mientras que ninguna de las psicoactivas actúan bloqueando la conducción axónica.

 Al llegar un impulso a la terminación nerviosa, se transmite el “mensaje” a la neurona adyacente. Este suceso es la clave de la mayor parte del procesamiento de información en el cerebro y, por supuesto, también lo es de muchas materias odorantes. Durante muchos años se pensó que el impulso eléctrico que pasaba a lo largo del axón se limitaba a saltar la brecha y fue a partir de 1950 cuando se impuso el concepto de neurotransmisión química.

 Transmisión sináptica

  Al principio no se pensaba que las neuronas fuerna células discretas, se imaginaba el cerebro compuesto por una finísima malla o red de filamentos nerviosos sin solución de continuidad. Así fue, hasta que el insigne y glorioso científico español... ; )

 D. Santiago Bernabeu.... perdón, quiero decir...

 D. Santiago Ramón y Cajal ( el que construyó el Hospital del mismo nombre en Madrí, durante el reinado de Ana Botella.... creo  ; )

 Fue Ramón y Cajal el que presentó la estructura cerebral de forma que los axones iban a parar a terminales discretas, quedando cada célula nerviosa separada de las circundantes. Cajal introdujo la “teoría de la neurona” indicando que el cerebro se compone de un gran número de neuronas separadas capaces de comunicarse unas con otras.

 La investigación más reciente ha sacado a la luz los mecanismos específicos de la neurotransmisión y ha quedado demostrado que ésta consiste en un proceso químico. ( figura  2 ).

 En la terminación nerviosa, el impulso eléctrico que llega hace que se libere un neurotransmisor, que es una sustancia química cuya carga se difunde a través del hiato, o sinapsis, existente entre la terminación y la adyacente célula nerviosa. Cuando el neurotransmisor llega a la célula adyacente aumenta o disminuye la frecuencia de disparo de esa célula - acortando o alargando los intervalos entre sus disparos, según se trate de un neurotransmisor “ excitador” o de uno “inhibidor”.

 La mayoría de los neurotransmisores se sintetizan en el interior de la terminación nerviosa, desde donde son liberados. Pero algunos neurotransmisores se sintetizan parcialmente en el cuerpo principal de la célula, para su transporte posterior a lo largo del axón hasta la terminación nerviosa. Como la mayoría de las sustancias químicas especializadas del cuerpo, los neurotransmisores se forman a partir de otras sustancias más simples que abundan y sirven para diversos fines. Los a.a. (aminoácidos) que suministra una alimentación corriente son los precursores de muchos neurotransmisores cada uno de los cuales es elaborado a partir de sus propios precursores mediante una serie de pasos enzimáticos discretos.

NOTA.- Se llama enzima a la molécula proteínica que promueve una reacción química específica al encontrarse con una o más moléculas diferentes. Al final de la reacción, la enzima en cuestión suele permanecer inalterada.

 Una vez sintetizados, los neurotransmisores quedan almacenados en las vesículas sinápticas, que son pequeñas estructuras esféricas del interior de las terminaciones nerviosas. Cuando llega a esta terminación un impulso eléctrico, las vesículas  sinápticas se  fusionan con la membrana externa de la terminación nerviosas y vierten toda su carga de neurotransmisores en el hiato sináptico.

 Dentro de la sinapsis, la molécula neurotransmisora se halla ante muchísimos destinos posibles. Para los fines de la transmisión, importa que esa molécula se difunda a través de la sinapsis y se una a determinados puntos receptores que hay en las dendritas de la neurona situada a continuación de la sinapsis. Los receptores son proteínas de la membrana, fabricadas a la medida para reconocer las moléculas neurotransmisoras, de la misma manera que una llave sólo se acopla a una cerradura. La interacción del neurotransmisor con su receptor confiere especificidad al proceso sináptico - un neurotransmisor no puede influir en una célula que carezca de receptores para él -  por tanto, sólo determinadas células son afectadas para determinados neurotransmisores. Las células que cuenten con mayor número de receptores para un transmisor particular responderán con mayor intensidad que las dotadas de menos receptores. Sin que sepamos bien como ocurre, cierto es que la interacción neurotransmisor- receptor hace que en la membrana sináptica se abran o cierren los canales de sodio, de potasio o de cloro. Es el paso de sodio y otros iones a través de las membranas ( o el bloqueo de sus movimientos ) lo que da por resultado la excitación o la inhibición de la célula. Debe advertirse, sin embargo, que estos canales de iones sinápticos se distinguen por entero de los canales de sodio axónicos que comentábamos anteriormente.

 El que se produzca excitación o inhibición depende de la naturaleza química del neurotransmisor que entre en juego, del tipo de receptor que lo reconozca y del tipo de canal iónico vinculado a ese receptor ( figura 3 y figura 4 ).

 La transmisión sináptica es rápida y breve. Tan pronto como el neurotransmisor interacciona con su receptor, se le quita de en medio para que deje el campo libre y permita que la siguiente ráfaga de moléculas transmisoras cruce la  sinapsis e inicie un nuevo impulso neuronal. Se han descubierto varios mecanismos activadores ( figura 5 ). Algunas especies de neurotransmisores son destruidos por enzimas situadas en las inmediaciones de la sinapsis. Lo habitual, sin embargo, es que los neurotransmisores tornen, por bombeo, hacia el interior del axón que les ha liberado. La membrana  de la terminación nerviosa tiene una zona  que reconoce a su tipo particular de neurotransmisor y activa un sistema enzimático demandante de energía que reabsorbe el transmisor hacia el interior del axón. Gracias a este mecanismo recuperador, la terminación nerviosa cuenta con un medio de conservar las moléculas neurotransmisoras y de utilizarlas una y otra vez. En algunas situaciones, las células de la glía utilizan una bomba parecida para apartar del espacio sináptico las  moleculas transmisoras.

 Luego que un neurotransmisor es reconocido por un receptor de la neurona postsináptica, ocurren muchas cosas. Ciertas alteraciones celulares - a las que se suele llamar “segundos mensajeros” porque median entre el mensaje original y su efecto último sobre la célula nerviosa - han de traducir el reconocimiento del neurotransmisor por el receptor a un cambio de la frecuencia de disparo y de la actividad metabólica general de la neurona. Algunos receptores de neurotransmisores estan directamente vinculados a determinados canales iónicos que actuan como segundos mensajeros. Pero en muchos casos intervienen sistemas bioquímicos para llevar el mensaje. El segundo mensajero que mejor se conoce es el AMP_cíclico , la función que desempeña en la neurotransmisisón se esquematiza en la figura 6.

 Muchos neurotransmisores estimulan la formación de AMP_cíclico a partir de su precursor, el ATP, que es también la principal fuente de energía de nuestro cuerpo. En estos sistemas, el reconocimiento de un neurotransmisor por su receptor estimula indirectamente la actividad de la adenilatociclasa, enzima que sintetiza, a partir de ATP, AMP_cíclico.

 En el efecto de la interacción transmisor - receptor sobre la actividad de la adenilatociclasa interviene otro eslabón más de la cadena de comunicaciones: ciertas proteínas, llamadas proteínas de enlace GTP ( porque unen el nucleótido trifosfatode guanosina ), facilitan que el reconocimiento del neurotransmisor por el receptor  se traduzca en un cambio del nivel de actividad de la adenilatociclasas en la neurona. Mientras algunos neurotransmisores intensifican la actividad de la adenilatociclasa, otros influyen en la actividad celular disminuyendo la de aquella. El que un neurotransmisor determinado estimule o inhiba la adenilatociclasa depende del tipo de proteínas de enlace GTP que estén vinculadas a su receptor. Se ha comprobado que la formación del AMP_cíclico la regulan 2 tipos diferentes de proteínas de enlace GTP: uno especializado en estimular la adenilatociclasa y otro especializado en inhibirla.

El AMP_cíclico estimula la fosforilación de ciertas proteinas en las células, esto significa que los iones fosfato se enlazan con las proteínas, proceso considerado como eslabón clave en el sistema del AMP_cíclico como segundo mensajero. Diferentes proteínas son fosforiladas en diferentes células destinatarias. Las proteínas fosoforiladas actúan directamente sobre los canales iónicos de la célula nerviosa. La finalidad última del sistema del segundo mensajero consiste en fosforilar una determinada proteína y con ello, regular una función celular concreta. Así es como se expresa el “mensaje” del neurotransmisor.

 Otro sistema de segundo mensajero de parejo interés es el del ciclo fosfoinosítido, de reciente identificación. Los fosfoinosítidos son sustancias químicas en cuya estructura hay azúcares y lípidos. Se sintetizan en una compleja serie de reacciones enzimáticas, algunas de las cuales producen la fosforilación de ciertas proteinas celulares. Así, el ciclo fosfoinosítido y el sistema AMP_cíclico cumplen una función similar de segundo mensajero, a saber, la fosforilación de determinadas proteínas. Todo esto, aún no se conoce bien.

 Drogas y Neurotransmisores

   Las drogas influyen de muchos modos en el proceso de la transmisión sináptica ( figura 6 ) como todos los neurotransmisores han de sintetizarse de moléculas precursoras y en presencia de determinadas enzimas, la dorga que inhibiese la actividad de una de estas enzimas impediría la formación de neurotransmisores. Por ejemplo, hay ciertos odorantes que bloquean la formación de noradrenalina, que es un neurotransmisor que eleva la presión de la sangre mientras que hay otros odorantes que la favorecen.

 También hay drogas que impiden el almacenamiento de neurotransmisores, provocando que fluyan de las vesículas sinápticas. Una vez fuera de éstas, los transmisores son degradados por enzimas, con lo que la terminación nerviosa queda desprovista de moléculas mensajeras.

 Otras drogas afectan a la liberación de neurotransmisores desde terminaciones nerviosas. Algunos de estos compuestos, que tienen una estructura química parecida a la del neurotransmisor, se introducen en las vesículas en vez de las moléculas transmisoras y desplazan éstas empujándolas hacia la hendidura sináptica.

 Algunos agentes odoríferos actúan inhibiendo las enzimas que degradan las moléculas neurotransmisoras, con el consiguiente aumento de los niveles de transmisor y le ayuda a la transmisión sináptica. Algunos olores suspenden la acción de la monoaminoxidasa, enzima que degrada los transmisores responsables de la regulación de los estados de humor. Otras drogas facilitan la transmisión sináptica bloqueando el proceso de inactivación recuperadora.

 Por último, la actividad de interés más común de un activo odorante quizá sea la de influir en el receptor de un neurotransmisor. Ciertos olores recuerdan la estructura química del neurotransmisor e imitan sus efectos en los receptores. Hay olores que pueden ocupar el receptor sin causar ninguna respuesta de segundo mensajero en el interior del nervio. Estas no alteran directamente la excitación nerviosa, antes bien, bloquean los efectos de las moléculas neurotransmisoras cerrando sus accesos a los receptores.

 Al estudiar los efectos de un olor sobre un neurotransmisor debemos conocer tambien en qué lugar del cerebro actúa. Las distintas partes del cerebro, y las neuronas están organizadas en circuitos que dirigen mensajes hacia las diversas zonas de un modo ordenado y significativo. La corteza cerebral, por ejemplo, es la sede de la percepción y del pensamiento lógico, así como de ciertos aspectos de la actividad motora; las zonas extrapiramidales, bajo la corteza, integran la información necesaria para producir el movimiento, que cerebelo coordina; el sistema límbico da colorido emocional a nuestras percepciones y pensamientos, alertándonos acerca de los que merecen mayor atención (figura cerebro )

Acetil colina. Modelo de neurotransmisor

  La acetil colina fue el primer neurotransmisor que se logró identificar y ejemplifica los rasgos generales del proceso de la neurotransmisión. Se demostró con corazones de ranas y afectaba al ritmo carciaco. Se sintetiza en los nervios en un sólo paso enzimático a partir de la colina y de la AcCOA ( forma activada del ácido acético ) 1920

 Noradrenalina

  Acelera el corazón, dilata los bronquios y sube la tensión arterial. 1930

Dopamina

  Actividad motora. 1958

Serotonina

  

 Sensación bienestar.

Encefalinas

  

 Dolor

 Sustancia P

  Transmisor de las neuronas sensoriales asociadas al dolor.

 GABA

  

 Poderoso inhibidor.

 Glicina

   

 Inhibidor

 Ácido Glutámico

  Excitante. Estimula las neuronas.

Histamina

  Regula la conducta emocional, produce somnoliencia.

EFECTOS NEUROFISIOLÓGICOS DE LOS ACTIVOS ODORANTES. MECANISMOS DE ACTUACIÓN.

 Narcóticos

  Alivian el dolor e inducen cálidas sensaciones de tranquilidad y bienestar. Se utilizaban aromas narcóticos con fines placenteros y medicinales, ya que provocaban una sensación de placidez seguida de somnoliencia y de sueño. La naturaleza de la euforia que provocaban los olores narcóticos difiere  de la excitación que provocan los aromas cítricos: Hay aromas que proporcionan sensaciones de felicidad.

 Se piensa que los olores narcóticos tienen receptores específicos, existen antagonistas que actúan sobre el proceso respiratorio.

 Se descubrieron en los años 70 del siglo pasado y gracias  a este descubrimiento se pudieron comprender los efectos agonistas y antagonistas de distintos olores.

 Olores modificadores del talante

  Todos nos hemos sentido tristes en alguna ocasión, a veces esta tristeza se hace infinita y se convierte en una patología. Esto no es más que un trastorno del ánimo, lo contrario de la mania. Existen olores energizantes inhibiendo la monoaminooxidasa.

 Estimulantes

  Existen numerosas referencias de activos aromáticos que presentan propiedades psicoactivas y han sido utilizadas por las diferentes culturas para divertirse, relajarse y autodescubrirse.

 Estos activos son de efectos alertadores ya que avivan el tono general y agilizan el entendimiento y a priori, son buenos para aumentar el rendimiento general y presumiblemente, de aliviar la tristeza.

 Tranquilizantes

  Normalmente la ansiedad constante controlada sea algo bueno, pero en ocasiones, no lo es tanto. Para nuestros antepasados, la ansiedad o el miedo los ayudó a la supervivencia, ya que el aceleramiento de los latidos del corazón hacía que fluyese más asngre hacia los brazos o las piernas para hacer frente o huir del enemigo. Pueden existir receptores específicos en el cerebro.