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Nociceptor

Un nociceptor ( del latín nocere , que significa " dañar o lastimar " ) es una neurona sensorial que responde a estímulos dañinos o potencialmente dañinos enviando señales de "p...

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Un nociceptor ( del latín nocere , que significa " dañar o lastimar " ) es una neurona sensorial que responde a estímulos dañinos o potencialmente dañinos enviando señales de "posible amenaza" [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] a la médula espinal y al cerebro. El cerebro crea la sensación de dolor para dirigir la atención a la parte del cuerpo afectada, de modo que la amenaza pueda mitigarse; este proceso se llama nocicepción . 

Terminología

La nocicepción y el dolor suelen desencadenarse únicamente por presiones y temperaturas potencialmente dañinas para los tejidos. Esta barrera o umbral contrasta con las respuestas visuales, auditivas, olfativas, gustativas y somatosensoriales, más sensibles a los estímulos. La experiencia del dolor es individual y puede suprimirse por el estrés o exacerbarse por la anticipación. La simple activación de un nociceptor no siempre produce dolor percibido, ya que este también depende de la frecuencia de los potenciales de acción , la integración de las señales pre y postsinápticas y las influencias de procesos superiores o centrales. [ 4 ]

Los nociceptores en los tejidos periféricos detectan estímulos potencialmente dañinos y envían señales a través de los nervios periféricos a la médula espinal, que transmite la información al tálamo y luego a la corteza somatosensorial, donde se procesa la ubicación y la intensidad del dolor. [ 5 ] La corteza insular, otra región clave en las redes de procesamiento del dolor, participa en la integración de los aspectos sensoriales y emocionales del dolor, y algunos estudios han reportado una función alterada y un volumen reducido de materia gris en esta área en individuos con dolor crónico. [ 6 ]

Investigación científica

Los nociceptores fueron descubiertos por Charles Scott Sherrington en 1906. En siglos anteriores, los científicos creían que los animales eran como dispositivos mecánicos que transformaban la energía de los estímulos sensoriales en respuestas motoras. Sherrington utilizó diversos experimentos para demostrar que distintos tipos de estimulación del campo receptivo de una fibra nerviosa aferente producían diferentes respuestas. Algunos estímulos intensos desencadenan reflejos de retirada , ciertas respuestas autonómicas y dolor . Los receptores específicos para estos estímulos intensos se denominaron nociceptores. [ 7 ]

Se han realizado estudios de nociceptores en humanos conscientes, así como en modelos animales sustitutos. El proceso es difícil debido a los métodos invasivos que podrían alterar la actividad celular de los nociceptores estudiados, la imposibilidad de registrar la actividad de pequeñas estructuras neuronales y las incertidumbres en los sistemas de modelos animales sobre si una respuesta debe atribuirse al dolor o a algún otro factor. [ 4 ]

Ubicación

En los mamíferos, los nociceptores se encuentran en cualquier área del cuerpo que pueda detectar estímulos nocivos. Los nociceptores externos se encuentran en tejidos como la piel ( nociceptores cutáneos ), las córneas y las mucosas . Los nociceptores internos se encuentran en diversos órganos, como los músculos , las articulaciones , la vejiga , las vísceras y el tracto digestivo. Los cuerpos celulares de estas neuronas se localizan en los ganglios de la raíz dorsal o en los ganglios del trigémino . [ 8 ] Los ganglios del trigémino son nervios especializados para la cara, mientras que los ganglios de la raíz dorsal están asociados con el resto del cuerpo. Los axones se extienden hacia el sistema nervioso periférico y terminan en ramificaciones para formar campos receptivos.

Tipos y funciones

Los nociceptores suelen ser eléctricamente silenciosos cuando no se estimulan. [ 4 ] La terminal periférica del nociceptor maduro es donde se detectan los estímulos nocivos y se transducen en energía eléctrica. [ 9 ] Cuando la energía eléctrica alcanza un valor umbral, se induce un potencial de acción que se dirige hacia el sistema nervioso central (SNC). Esto da lugar a la cadena de eventos que permite la percepción consciente del dolor. La especificidad sensorial de los nociceptores se establece mediante un umbral alto que solo responde a características particulares de los estímulos. Los nociceptores solo se activan cuando se alcanza dicho umbral mediante entornos químicos, térmicos o mecánicos.

En cuanto a su velocidad de conducción , los nociceptores se dividen en dos grupos. Los axones de las fibras Aδ están mielinizados y permiten que un potencial de acción viaje hacia el SNC a velocidades de 5 a 30 metros/segundo. Los axones de las fibras C conducen más lentamente, a velocidades de 0,4 a 2 metros/segundo, debido a sus diámetros más pequeños y a la escasa o nula mielinización de sus axones. [ 10 ] [ 4 ] Como resultado, el dolor se presenta en dos fases: un dolor inicial extremadamente agudo asociado a las fibras Aδ y una segunda sensación de dolor, más prolongada y ligeramente menos intensa, proveniente de las fibras C. La estimulación masiva o prolongada de una fibra C produce una acumulación progresiva en el asta dorsal de la médula espinal; este fenómeno, denominado tonificación, es similar al tétanos en los músculos. La tonificación aumenta la probabilidad de una mayor sensibilidad al dolor. [ 11 ]

Térmico

Los nociceptores térmicos se activan por calor o frío nocivo a diversas temperaturas. Existen transductores nociceptivos específicos que determinan cómo y si la terminación nerviosa específica responde al estímulo térmico. El primero en ser descubierto fue TRPV1 , cuyo umbral coincide con la temperatura de dolor por calor de 43  °C. Otras temperaturas en el rango cálido-caliente están mediadas por más de un canal TRP . Cada uno de estos canales expresa un dominio C-terminal particular que corresponde a la sensibilidad al calor. Las interacciones entre todos estos canales y cómo se determina que el nivel de temperatura está por encima del umbral del dolor son desconocidas por el momento. Los estímulos fríos son detectados por los canales TRPM8 . Su dominio C-terminal difiere del de los TRP sensibles al calor. Aunque este canal corresponde a los estímulos fríos, aún se desconoce si también contribuye a la detección del frío intenso. Un hallazgo interesante relacionado con los estímulos fríos es que la sensibilidad táctil y la función motora se deterioran mientras persiste la percepción del dolor.

Mecánico

Los nociceptores mecánicos responden a la presión excesiva o a la deformación mecánica. También responden a las incisiones que rompen la superficie de la piel. La reacción al estímulo es procesada como dolor por la corteza, al igual que las respuestas químicas y térmicas. Estos nociceptores mecánicos suelen tener características polimodales. Por lo tanto, es posible que algunos de los transductores para estímulos térmicos sean los mismos que para estímulos mecánicos. Lo mismo ocurre con los estímulos químicos, ya que TRPA1 parece detectar cambios tanto mecánicos como químicos. Algunos estímulos mecánicos pueden causar la liberación de sustancias químicas intermedias, como el ATP , que puede ser detectado por los receptores purinérgicos P2 , o el factor de crecimiento nervioso , que puede ser detectado por la tirosina quinasa del receptor de tropomiosina A (TrkA). [ 12 ]

Químico

Los nociceptores químicos poseen canales TRP que responden a una amplia variedad de especias. La que genera mayor respuesta y es ampliamente estudiada es la capsaicina . Otros estimulantes químicos son irritantes ambientales como la acroleína , un arma química de la Primera Guerra Mundial y componente del humo del cigarrillo. Además de estos estimulantes externos, los nociceptores químicos tienen la capacidad de detectar ligandos endógenos y ciertas aminas de ácidos grasos que surgen de cambios en los tejidos internos. Al igual que en los nociceptores térmicos, el TRPV1 puede detectar sustancias químicas como la capsaicina, toxinas de araña y ácidos. [ 13 ] [ 12 ] Los canales iónicos sensibles al ácido (ASIC) también detectan la acidez. [ 12 ]

Durmiendo/silencio

Aunque cada nociceptor puede tener diversos umbrales de respuesta, algunos no responden en absoluto a estímulos químicos, térmicos o mecánicos a menos que se haya producido una lesión. Estos se denominan generalmente nociceptores silenciosos o latentes, ya que su respuesta solo se produce al inicio de la inflamación en el tejido circundante. [ 8 ] Se identificaron mediante la estimulación eléctrica de su campo receptivo . [ 4 ]

Polimodal

Los nociceptores que responden a más de un tipo de estímulo se denominan polimodales . [ 14 ] Son el tipo más común de nociceptores de fibra C y expresan un amplio repertorio de neurotransmisores . [ 4 ]

Los nociceptores polimodales son fibras C especializadas no mielinizadas que responden a estímulos nocivos mecánicos, térmicos y químicos a través de canales iónicos como el receptor transitorio potencial vanilloide 1 (TRPV1), el receptor transitorio potencial anquirina 1 (TRPA1) y los canales iónicos sensibles al ácido (ASIC). Cuando estos nociceptores se activan, liberan neurotransmisores como la sustancia P y el péptido relacionado con el gen de la calcitonina ( CGRP ), que desempeñan un papel importante en la inflamación neurogénica y facilitan la comunicación nociceptiva dentro de la médula espinal. Su capacidad para reaccionar a múltiples tipos de estímulos en los mecanismos del dolor agudo y crónico.

Senderos

Las vías nociceptivas del dolor implican la transmisión de información sensorial desde los nociceptores periféricos de fibras C hasta el asta dorsal de la médula espinal. Estas señales sinápticas se transmiten a neuronas de segundo orden en las láminas I y II, que actúan como puntos de inicio para la información nociceptiva que ingresa al sistema nervioso central. Estas neuronas desempeñan un papel crucial en la regulación del grado de transmisión del dolor que cruza al lado contralateral y asciende al tracto primario, donde se encuentran las vías espinotalámica y espinorreticular. Estas vías ascendentes de la médula espinal transmiten y localizan la información del dolor nociceptivo desde la periferia (cuerpo) hasta el tronco encefálico. Desde el tálamo, estas vías continúan hacia regiones cerebrales como la corteza somatosensorial, la ínsula y la corteza cingulada anterior, donde se procesan las dimensiones físicas, emocionales y cognitivas del dolor.

Ascendente

Las fibras nociceptivas aferentes (aquellas que envían información hacia el cerebro , en lugar de desde él) viajan de regreso a la médula espinal donde forman sinapsis en su asta dorsal . Esta fibra nociceptiva (ubicada en la periferia) es una neurona de primer orden. Las células en el asta dorsal están divididas en capas fisiológicamente distintas llamadas láminas. Diferentes tipos de fibras forman sinapsis en diferentes capas y utilizan glutamato o sustancia P como neurotransmisor. Las fibras Aδ forman sinapsis en las láminas I y V, las fibras C se conectan con neuronas en la lámina II, las fibras Aβ se conectan con las láminas I, III y V. [ 8 ] Después de llegar a la lámina específica dentro de la médula espinal, la fibra nociceptiva de primer orden se proyecta a neuronas de segundo orden que cruzan la línea media en la comisura blanca anterior. Las neuronas de segundo orden luego envían su información a través de dos vías al tálamo : el sistema medial-lemniscal de la columna dorsal y el sistema anterolateral . La primera se reserva principalmente para sensaciones regulares no dolorosas, mientras que la segunda se reserva para la sensación de dolor. Al llegar al tálamo, la información se procesa en el núcleo ventral posterior y se envía a la corteza cerebral a través de fibras en el brazo posterior de la cápsula interna.

Descendiendo

El cerebro puede solicitar la liberación de hormonas o sustancias químicas específicas que pueden tener efectos analgésicos que pueden reducir o inhibir la sensación de dolor. El área del cerebro que estimula la liberación de estas hormonas es el hipotálamo . [ 15 ] Este efecto de inhibición descendente puede demostrarse mediante la estimulación eléctrica del área gris periacueductal del mesencéfalo o el núcleo periventricular . Ambos a su vez proyectan a otras áreas involucradas en la regulación del dolor, como el núcleo del rafe magno que también recibe aferencias similares del núcleo reticular paragigantocelular (NPG). A su vez, el núcleo del rafe magno proyecta a la región de la sustancia gelatinosa del asta dorsal y media la sensación de las entradas espinotalámicas. Esto se hace primero cuando el núcleo del rafe magno envía neuronas serotoninérgicas a neuronas en la médula dorsal, que a su vez secretan encefalina a las interneuronas que llevan la percepción del dolor. [ 16 ] La encefalina actúa uniéndose a los receptores opioides para inhibir la neurona postsináptica, inhibiendo así el dolor. [ 12 ] La sustancia gris periacueductal también contiene receptores opioides , lo que explica uno de los mecanismos por los cuales los opioides como la morfina y la diacetilmorfina ejercen un efecto analgésico.

Sensibilidad

La sensibilidad de los nociceptores está modulada por una gran variedad de mediadores en el espacio extracelular, como moléculas tóxicas e inflamatorias. [ 17 ] [ 4 ] La sensibilización periférica representa una forma de plasticidad funcional del nociceptor. El nociceptor puede cambiar de ser simplemente un detector de estímulos nocivos a un detector de estímulos no nocivos. El resultado es que los estímulos de baja intensidad de la actividad normal inician una sensación dolorosa. Esto se conoce comúnmente como hiperalgesia . La inflamación es una causa común que produce la sensibilización de los nociceptores. Normalmente, la hiperalgesia cesa cuando la inflamación disminuye; sin embargo, a veces los defectos genéticos y/o las lesiones repetidas pueden producir alodinia : un estímulo completamente no nocivo, como un ligero roce, causa dolor extremo. La alodinia también puede producirse cuando un nociceptor se daña en los nervios periféricos. Esto puede producirse por desaferentación, lo que significa el desarrollo de diferentes procesos centrales a partir del nervio aferente superviviente. En esta situación, los axones supervivientes de la raíz dorsal de los nociceptores pueden hacer contacto con la médula espinal, cambiando así la entrada normal. [ 11 ]

Desarrollo neuronal

Los nociceptores se desarrollan a partir de células madre de la cresta neural durante la embriogénesis . La cresta neural es responsable de gran parte del desarrollo temprano en los vertebrados. Es específicamente responsable del desarrollo del sistema nervioso periférico (SNP). Las células madre de la cresta neural se separan del tubo neural al cerrarse este, y los nociceptores crecen a partir de la parte dorsal de este tejido de la cresta neural. Se forman tardíamente durante la neurogénesis. Las células que se forman antes en esta región pueden convertirse en receptores que no detectan dolor, ya sean propioceptores o mecanorreceptores de bajo umbral . Todas las neuronas derivadas de la cresta neural, incluidos los nociceptores embrionarios, expresan la tirosina quinasa del receptor de tropomiosina A (TrkA), que es un receptor del factor de crecimiento nervioso (NGF). Sin embargo, los factores de transcripción que determinan el tipo de nociceptor aún no están claros. [ 13 ]

Tras la neurogénesis sensorial, se produce la diferenciación y se forman dos tipos de nociceptores. Se clasifican como nociceptores peptídicos o no peptídicos, cada uno de los cuales expresa un repertorio distinto de canales iónicos y receptores. Sus especializaciones permiten que los receptores inerven diferentes dianas centrales y periféricas. Esta diferenciación ocurre tanto en el periodo perinatal como en el postnatal. Los nociceptores no peptídicos desactivan la vía TrkA y comienzan a expresar el protooncogén RET , un componente de señalización transmembrana que permite la expresión del factor neurotrófico derivado de células gliales (GDNF). Esta transición está facilitada por el factor de transcripción 1 relacionado con Runt (RUNX1), vital para el desarrollo de los nociceptores no peptídicos. Por el contrario, los nociceptores peptídicos continúan utilizando TrkA y expresan un tipo de factor de crecimiento completamente diferente. Actualmente, se está investigando ampliamente sobre las diferencias entre los nociceptores. [ 13 ]

En otros animales

La nocicepción se ha documentado en animales no mamíferos, [ 18 ] incluyendo peces [ 19 ] y una amplia gama de invertebrados , incluyendo sanguijuelas , [ 20 ] gusanos nematodos , [ 21 ] babosas marinas , [ 22 ] y larvas de moscas de la fruta . [ 23 ] Aunque estas neuronas pueden tener vías y relaciones con el sistema nervioso central que son diferentes a las de los nociceptores de los mamíferos, las neuronas nociceptivas en los no mamíferos a menudo se activan en respuesta a estímulos similares a los de los mamíferos, como altas temperaturas (40 grados C o más), pH bajo , capsaicina y daño tisular.

Por ejemplo, en las moscas de la fruta, neuronas sensoriales multidendríticas específicas desempeñan un papel en la nocicepción. [ 24 ] En los moluscos, las respuestas nociceptivas están mediadas por neuronas sensoriales pedales. [ 25 ] [ 26 ] Los crustáceos, por otro lado, utilizan una variedad de tipos de células sensoriales, incluidos órganos cordotonales y mecanorreceptores, para detectar estímulos potencialmente dañinos (véase también Dolor en crustáceos ).

Véase también

Referencias

  1. ↑ "NOI - Instituto Neuroortopédico" . www.noigroup.com . Archivado del original el 17 de octubre de 2018. Consultado el 13 de octubre de 2017 .
  2. ↑ "Nocicepción y dolor: ¿Cuál es la diferencia y por qué importa? - Massage St. Louis, St. Louis, MO" . www.massage-stlouis.com . Archivado del original el 1 de noviembre de 2018. Consultado el 13 de octubre de 2017 .
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