Fisiologìa del estres

Fisiología del estrés: Componentes anatómicos

A lo largo de nuestras vidas fuimos, somos y seremos sometidos a distintos tipos de presiones sociales y ambientales que de una u otra forma ocasionaran un tipo de respuesta en nuestro comportamiento, estas presiones o situaciones particulares son denominadas estrés, el ensayo propuesto tiene como primer objetivo definir y clasificar al estrés y como segundo objetivo indicar cuales son las principales regiones anatómicas que participan durante esta respuesta.

El estrés es un término que se utiliza para describir las experiencias que llegan a ser desafiantes psicológicamente y fisiológicamente. Podemos clasificarlo en “Buen estrés” el cual se refiere a aquellas experiencias que son de duración limitada y que una persona puede manejar y que dejan alguna sensación de euforia y realización, en cambio el “estrés malo” o comúnmente “estar estresado”, se refiere a experiencias en las que la falta de una sensación de control y dominio, y que a menudo son prolongadas, irritantes, peligrosa, física y mentalmente agotadoras.

Los seres humanos pueden responder al “Buen estrés” o al “Estrés malo” con diferentes vías fisiológicas, una de efectos inmediatos, la segunda de efectos intermedios y la última y más perjudicial responde a episodios prolongados de estrés o estrés crónico.

Una característica distintiva de la respuesta al estrés es la activación del sistema nervioso autónomo y el eje hipotálamo-hipófisis-adrenal (HPA), y la respuesta "luchar o huir" es la forma clásica de visualizar la respuesta conductual y fisiológica a una amenaza de una situación peligrosa, ya sea un depredador, un atracador, un accidente o un desastre natural. El organismo necesita la respuesta normal de la hormona del estrés para sobrevivir a tales situaciones, y la función inadecuada o excesiva y autonómica es perjudicial para la salud y la supervivencia.

Los seres humanos son propensos a períodos prolongados de actividad elevada de los mismos sistemas que nos ayudan sobrevivir a desafíos más agudos. Esta elevación prolongada puede deberse a la ansiedad; a la exposición constante a ambientes adversos que involucran situaciones irritantes como el ruido, la contaminación y el conflicto interpersonal; y a los cambios en el estilo de vida (cambios en la rutina, privación de sueño, etc.) y los comportamientos relacionados con la salud que resultan en un estrés crónico.

En el párrafo anterior logramos clasificar los tipos de estrés e introducimos la idea de que el cuerpo utiliza vías fisiológicas específicas para cada tipo de estrés, en los próximos párrafos indicaremos que componentes anatómicos participan en la respuesta general del estrés.

Tres sistemas están directamente envueltos: el sistema nervioso, el sistema endocrino y el sistema inmunológico.  En este ensayo trataremos los dos primeros.

El sistema nervioso

Para poder entender como respondemos ante el estrés  primero debemos dejar claro las bases del sistema nerviosos humano.

La unidad anatómica básica del sistema nervioso en la neurona (fig. 1), de hecho es la unidad más pequeña del sisma nerviosos, la neurona tiene la función de transmitir los impulsos sensoriales, motores y señales regulatorias a través de todo el cuerpo. La neurona consiste de tres unidades básicas.

(1) las dendritas y sus membranas más externas, las membranas dendríticas postsinápticas; (2) el cuerpo celular neuronal, que contiene el núcleo de la célula; y (3) el axón, con sus proyecciones de ramificación llamadas la telodendrones  y sus puntos finales, las membranas presinápticas.

La sinapsis

La primera señal recibida es recibida por las membranas postsinápticas de las dendritas. Los procesos químicos (metabotrópicos) o eléctricos (ionotrópicos) se inician tras la estimulación de las membranas dendríticas postsinápticas, que hacen que la neurona conduzca la señal entrante a través de las dendritas y el cuerpo de la célula. Finalmente, un impulso neural transmitido al axón viaja por el axón hasta llegar a la telodendria y, en última instancia, a las membranas presinápticas. La tarea de la membranas presinápticas (fig. 2) es transmitir la señal a la subsiguiente membrana postsináptica de la siguiente neurona. Es importante señalar que las neuronas en realidad no se tocan entre sí. Por el contrario, existe un espacio entre las neuronas llamado hendidura sináptica. Para que una señal atraviese la hendidura sináptica, sustancias químicas llamadas

Se requieren neurotransmisores. Residiendo en las vesículas de almacenamiento en la telodendria, los neurotransmisores químicos esperan las señales adecuadas para migrar hacia la membrana presináptica. Una vez allí, finalmente se descargan en la hendidura sináptica para estimular (o inhibir) la membrana postsináptica de la siguiente neurona.

Poco después de que la señal entrante pasa la membrana dendrítica postsinápticasy se aleja del cuerpo celular hacia el axón, se convierte en un evento eléctrico mensurable que sirve como base para técnicas electrofisiológicas como la electrocardiografía. Los fundamentos de estos eventos eléctricos se basan en la dinámica del transporte iónico.

Electrofisiología del impulso nervioso

La neurona en reposo tiene iones dentro de los límites de sus membranas y afuera, alrededor de sus membranas. Sodio (Na +) es el ion de carga positiva que constituye la mayoría de la circunscripción iónica fuera de la neurona. Además de la concentración de sodio fuera de la neurona (aproximadamente 0.142 M), reside otro ion, cloruro (Cl -) El cloruro es un ion con carga negativa que compone el segundo circunscripción iónica más grande fuera de la neurona (alrededor de 0.103 M). Considerando que Na +y Cl - predominan en el espacio extracelular de la neuronal, los aniones proteicos cargados negativamente dominan el medio interno de la neurona junto con el potasio (K +) Por lo tanto, en términos relativos, el exterior de la neurona posee una carga positiva y el interior, una carga negativa. Este estado de reposo se denomina estado polarizado (polarización). La intensidad relativa del componente intraneuronal con carga negativa es de aproximadamente -70 mV y se denomina potencial eléctrico en reposo.

Cuando una neurona está en el acto de transmitir una señal neuronal, el estado de reposo de la neurona se altera. Iónicamente, (Na +) se precipita a través de la membrana de la neurona y entra en el espacio intraneuronal. Este flujo de Na + empuja el gradiente eléctrico a aproximadamente +50 mV (desde el reposo -70 mV). Este proceso de flujo de iones de sodio se denomina despolarización (fig. 3) y representa el disparo real o descarga de la neurona. La despolarización dura aproximadamente 1,5 ms. La despolarización se mueve longitudinalmente a lo largo del axón como una onda de flujo iónico. Sin embargo, después de 1,5 ms, la neurona comienza a repolarizarse. La repolarización ocurre como K + y Na + se bombean fuera de la neurona y cualquier resto Na +se asimila en la neurona misma. El resultado de la repolarización es el retorno de +50 mV a un reposo de -70 mV, listo para su posterior descarga.

Divisiones del sistema nervioso

A partir del párrafo anterior sobre la transmisión neural básica, el siguiente paso a realizar es un análisis de las estructuras anatómicas fundamentales involucradas en la respuesta al estrés humano.

El sistema nervioso está repleto de millones sobre millones de neuronas, se pueden clasificar desde una perspectiva anatómica o funcional. Por conveniencias, describimos los sistemas nerviosos desde una perspectiva anatómica. Desde una perspectiva anatómica, existen dos sistemas nerviosos fundamentales: el sistema nervioso central (SNC) y el sistema nervioso periférico (SNP).

El sistema nervioso central

El cerebro humano podría estar dividido en tres niveles, el nivel vegetativo, el sistema límbico y el nivel neocortical (fig. 4).

El nivel vegetativo

El nivel más bajo y primitivo del encéfalo consiste en la formación reticular y el tallo cerebral. La formación reticular, o más específicamente las fibras que forman el sistema de activación reticular (RAS), es el enlace que conecta el encéfalo con la espina dorsal. Muchos psicofisiólogos piensan que este es el puente entre la mente y el cuerpo. El tallo cerebral, consiste en el puente, la medula oblonga y el mesencéfalo, son responsables de las funciones involuntarias del cuerpo humano, como por ejemplo (frecuencia cardiaca, frecuencia respiratoria, etc.). Es considerado como el piloto automático del control de algunas funciones del cerebro.

El sistema límbico

La porción media del encéfalo es denominada sistema límbico. El sistema límbico es el centro de control emocional. Varios tejidos en este nivel son directamente responsables de las cadenas de eventos bioquímicos que constituyen la respuesta al estrés. El sistema límbico incluye el hipotálamo, el tálamo, la amígdala y la hipófisis (fig. 5). Cuando nos encontramos ante alguna amenaza, el hipotálamo lleva a cabo cuatro funciones específicas: (1) participa en la activación del sistema nervioso autónomo; (2) estimula la secreción de la hormona adrenocorticotropica (ACTH); (3) produce la hormona antidiurética (ADH) o vasopresina; y (4) estimula a la glándula tiroides para la producción e tiroxina.

El nivel neocortical

La neocorteza  es el más alto y sofisticado nivel del encéfalo. En este nivel la información sensorial es procesada como si se tratase de una amenaza o alguna situación que no represente peligro alguno al sujeto, esto dependerá de los procesos cognitivos del sujeto. Alojado dentro de la neocorteza están los mecanismos neuronales que le permiten a uno emplear el análisis, la imaginación, la creatividad, la intuición, la lógica, la memoria y la organización.

La figura 4 ilustra las posiciones de los tres niveles del encéfalo.  Las posiciones de estas estructuras permiten que un nivel superior pueda modificar la respuesta de niveles inferiores. Por lo tanto, el pensamiento consciente puede influir en la respuesta emocional, así como el pensamiento consciente puede interceder en el control involuntario de las funciones vegetativas para controlar la frecuencia cardíaca, la ventilación e incluso el flujo de sangre.

Sistema nervioso periférico

Separado del sistema nerviosos central (SNC) encontraremos una red de fibras neurales que conectan al SNC. Este grupo de fibras componen al (SNP) sistema nervioso periférico (fig. 6) el cual está formado por dos redes individuales. La primera es la red somática, un circuito bidireccional responsable de transmitir los mensajes sensoriales entre los 5 sentidos y el encéfalo. La segunda división es llamada el sistema nervioso autónomo (SNA). El SNA regula las actividades que no podemos controlar de forma voluntaria tales como la digestión, circulación y regulación de la temperatura. El SNA está subdivido en dos regiones que participan fundamentarte en la regulación de la homeostasis, la porción simpática y la porción parasimpática.

La investigación llevada a cabo por el endocrinólogo Bruce McEwen indica que inicialmente un encuentro estresante se graba en el banco de memoria (para evitarlo en el futuro), pero que los episodios repetidos de estrés disminuyen la memoria al debilitar las células del cerebro del hipocampo. Se cree que el estrés crónico debilita la conexión frágil entre las neuronas en esta parte del cerebro, lo que produce una "contracción del cerebro".

El sistema nervioso autónomo: porciones simpáticas y parasimpáticas (fig. 7)

La porción parasimpática está relacionada con funciones anabólicas, funciones de relajación, regeneración y conservación de la energía, cuando se activa esta porción, la acetilcolina (ACh) es liberada y su función es disminuir la actividad metabólica con la cual el sujeto experimentara: reducción de frecuencia cardiaca y espiratoria, reducción en la tensión muscula, entre otros.

La porción simpática es la responsable de la respuesta de “lucha o huida” a través de la liberación de sustancias denominadas catecolaminas, específicamente epinefrina (adrenalina) y norepinefrina  (noradrenalina). En varias sinapsis neuronales, se produce una serie de eventos en varios tejidos de órganos para preparar al cuerpo para un cambio metabólico y un movimiento físico rápidos. El impulso simpático se asocia con el gasto de energía (por ejemplo, trotar), un proceso conocido como funcionamiento catabólico, en donde varias moléculas son degradas para la obtención de energía disponible para el enfrentamiento o la rápida huida. Destacamos que durante episodios de “lucha o huida” el sujeto experimenta el aumento de la frecuencia cardiaca, el incremento de la contracción del miocardio, vasodilatación de las arterias, dilatación de bronquios y pupilas entre  otras. Los efectos de las epinefrina y norepinefrina son muy cortos, duran unos cuantos segundos debido a que es rápidamente liberado a las terminaciones neuronales, así como su rápida influencia en los órganos diana; ´por esta razón esta respuesta es categorizada como respuesta inmediata.

El sistema endocrino

El sistema endocrino consiste en una seria de glándulas localizadas a través del cuerpo que son responsables de regular funciones metabólicas que requieran resistencia en lugar de acción rápida. El sistema endocrino es una red formada por 4 componentes principales: hormonas, glándulas, circulación y órganos diana. Las hormonas son mensajeros químicos compuestos mayoritariamente por proteínas que están programados para anclarse a receptores específicos que alteraran el metabolismo celular; las hormonas son transportadas a través del flujo circulatorio desde el sito de producción (glándulas) hasta los sitios donde realizaran una función (órganos o células dianas).

Cuando tratamos con el estrés, las glándulas con mayor papel en la activación y respuesta al estrés son; la hipófisis, tiroides y glándulas adrenales.

La hipófisis se encarga de producir diferentes hormonas que activaran la liberación otras hormonas en otros órganos, el hipotálamo influye directamente sobre la glándula hipófisis. La glándula tiroides incrementa la tasa metabólica del sujeto; sin embargo las glándulas adrenales son las de mayor rol en la respuesta al estrés. Las glándulas adrenales o glándulas del estrés (fig. 8), son pequeñas masas de tejido situadas en la parte superior de cada riñón. Las glándulas adrenales se dividen en dos secciones, cada sección libera hormonas con diferentes funciones.

Sección exterior de la glándula arenal (corteza adrenal)

La corteza adrenal tiene como función la producción y liberación de hormonas denominadas glucocorticoides y mineralocorticoides. Los glucocorticoides (cortisol y cortisona)  son una familia de agentes cuya función en la producción de glucosa a través de la degradación de proteínas durante el proceso de glucogénesis y los mineralocorticoides, específicamente la aldosterona se encarga de mantener el volumen y concentración del plasma sanguíneo

Sección interior de la glándula adrenal (medula adrenal)

La porción interna o medular tiene la función de secretar catecolaminas (epinefrina y norepinefrina), que actúa de forma similar a aquellas secretadas por los nervios simpáticos y parasimpáticos del sistema nervioso autónomo. La medula adrenal produce 80% de epinefrina y el 20% restante produce norepinefrina, bajo episodios de estrés podríamos encontrar hasta 300 veces más la cantidad de epinefrina en sangre comprado con personas en estado de calma o relajadas.

Las vías neuroendocrinas

Primeramente señalamos que no todas las vías actúan  con la misma velocidad, aunque su función sea la de la supervivencia del individuo cada una de estas vías se activara dependiendo del tipo de estrés al cual el sujeto sea sometido.

Vía de respuesta al estrés inmediato

Cuando el sujeto es sometido a una situación de “Lucha o huida” la porción simpática del sistema nervioso autónomo inicia la respuesta a través de la secreción de adrenalina (originada en las terminaciones nerviosas), la cual actúa en diferentes órganos dianas cuya función es preparar al cuerpo para una acción catabólica y de movimientos bruscos o rápidos.  Los efectos de la adrenalina son cortos y duran pocos segundo es por esto que se denomina estrés inmediato.

Vía de respuesta al estrés intermedio.

No solo el hipotálamo (fig. 10)  inicia la activación del sistema nervioso simpático para causar un efecto inmediato sino que el hipotálamo posterior también tiene una vía neural directa, llamada neurona preganglionar simpática (fig. 9), que lo vincula con la médula suprarrenal.  Una vez que este hipotálamo posterior envía información a medula suprarrenal esta secretara epinefrina y norepinefrina que al ingresar al torrente sanguíneo reforzaran los estímulos producidos por las epinefrina o norepinefrina originada en el sistema nervioso autónomo (simpático o parasimpático).La liberación de epinefrina y norepinefrina de la médula suprarrenal actúa como un sistema de respaldo para estos agentes bioquímicos para garantizar los medios más eficientes de supervivencia física. Las influencias hormonales provocadas por la médula suprarrenal se denominanefectos de estrés intermedios. Es importante señalar que como estas sustancias viajan a través del flujo sanguíneo los niveles altos pueden permanecer hasta por 2 horas.

Vía de respuesta al estrés prolongado o crónico.

Si el estado de amenaza percibida continúa más allá de varios minutos. Los impulsos neuronales recibidos por el hipotálamo como posibles amenazas crean una cadena de mensajes bioquímicos, que caen en cascada a través de las glándulas del sistema endocrino. Debido a que la vida media de estas hormonas y la velocidad de sus reacciones metabólicas varían en longitud de horas a semanas en algunos casos, esta cadena de reacciones se conoce como 

el efecto prolongado del estrés. Durante el estrés prolongando se activan el eje HPA (fig. 11), el eje de tiroxina (fig. 12) y el eje de vasopresina (fig. 13).

Eje HPA

La respuesta al estrés tiene como componente principal el sistema neuroendocrino y más específicamente en el eje H-P-A (hipotálamo - hipófisis o pituitaria - adrenal). A este eje también se lo puede llamar LHPA (L por sistema Límbico) con el fin de señalar que la activación de esta cascada hormonal causada por la exposición al estrés involucra esas estructuras extra hipotalámicas. ¿Cómo funciona este mecanismo? Algún evento estresor, ya sea que implique un esfuerzo físico, un desafío psicológico o una combinación de ambos genera un aumento en la liberación por parte del hipotálamo de factor liberación de corticotrofina (corticotrophin-releasing factor: CRF) y arginina vasopresina (AVP). La ACTH actúa sobre la corteza de las glándulas adrenales o suprarenales induciendo la síntesis y la liberación de glucocorticoides (en particular, cortisol).

El eje tiroideo

La estimulación en el hipotálamo desencadena la liberación del factor de liberación de hormonas tirotrópicas (TRF). El TRF se transporta a través de un sistema portal especial a la porción anterior de la hipófisis, donde estimula la secreción de la hormona tirotrópica (TTH). Una vez en el torrente sanguíneo, TTH sigue un camino hacia la glándula tiroides, lo que estimula la liberación de dos hormonas más: tiroxina y triyodotironina. El objetivo de estas dos hormonas es aumentar el metabolismo general o la tasa metabólica basal (BMR). La tiroxina es lo suficientemente potente como para duplicar la tasa de metabolismo. Es importante señalar que los efectos de esta vía son muy prolongados. Debido a que la producción de tiroxina tarda varios días, pueden pasar de 10 días a 2 semanas antes de que los signos visibles se manifiesten como síntomas significativos a través de esta vía. Esto explica por qué puede tener un resfriado o gripe una semana después de un encuentro muy estresante en lugar del día siguiente. Los efectos metabólicos de la tiroxina liberada a través de esta vía son una mayor carga de trabajo en el músculo cardíaco, una mayor actividad gastrointestinal (p. Ej., Gastritis) y, en algunos casos, una afecciones que se asocian  con ataques de ansiedad y /o insomnio.

Eje de vasopresina

La vasopresina o la hormona antidiurética (ADH) se sintetiza en el hipotálamo, pero la pituitaria la libera a través de un sistema de portal especial. El propósito principal de la vasopresina es regular la pérdida de líquidos a través del tracto urinario. Lo hace de varias maneras, incluida la reabsorción de agua y la disminución de la transpiración. Al alterar el volumen de sangre, sin embargo, también tiene un efecto pronunciado sobre el volumen sistólico, o la cantidad de sangre que se bombea a través del ventrículo izquierdo del corazón con cada contracción. En consecuencia, ADH tiene un efecto pronunciado sobre la presión arterial. En circunstancias normales, ADH regula la presión sanguínea al aumentar el volumen de sangre (cambiando la concentración de agua en la sangre) si es demasiado baja o al disminuir el volumen de sangre cuando es demasiado alta. El propósito de la vasopresina así como la aldosterona, epinefrina y norepinefrina es aumentar la presión sanguínea para asegurar que los músculos activos reciban sangre oxigenada, pero bajo estrés crónico en estado de reposo, esta respuesta hormonal (la abundancia de hormonas del estrés) es literalmente exagerada, lo que a la hipertensión y finalmente a la muerte causada por disfunción coronaria del corazón.

Finalmente hemos definido al estrés desde un punto de vista psicofisiológicos y logramos mencionar las principales regiones anatómicas que participan durante la respuesta al estrés