núcleo supraóptico

Cada neurona del núcleo posee un axón largo que se proyecta hacia la hipófisis posterior , donde da origen a aproximadamente 10 000 terminales nerviosas neurosecretoras. Las neuronas magnocelulares son eléctricamente excitables: en respuesta a estímulos aferentes de otras neuronas, generan potenciales de acción que se propagan a lo largo de los axones. Cuando un potencial de acción llega a una terminal neurosecretora, esta se despolariza y el calcio ingresa a ella a través de canales dependientes de voltaje. La entrada de calcio desencadena la secreción de algunas vesículas mediante un proceso conocido como exocitosis . El contenido de las vesículas se libera al espacio extracelular, desde donde se difunde al torrente sanguíneo. ^{[ 2 ]}

La vasopresina (hormona antidiurética, ADH) se libera en respuesta a la concentración de solutos en la sangre, a la disminución del volumen sanguíneo o a la presión arterial.

Otras aferencias provienen del tronco encefálico, incluyendo algunas neuronas noradrenérgicas del núcleo del tracto solitario y la médula ventrolateral . Sin embargo, muchas de las aferencias directas al núcleo supraóptico provienen de neuronas situadas justo fuera del núcleo (la "zona perinuclear").

De las aferencias al núcleo supraóptico, la mayoría contiene el neurotransmisor inhibidor GABA o el neurotransmisor excitador glutamato , pero estos transmisores suelen coexistir con diversos péptidos. Otros neurotransmisores aferentes incluyen la noradrenalina (proveniente del tronco encefálico), la dopamina, la serotonina y la acetilcolina.

El núcleo supraóptico es un importante "sistema modelo" en neurociencia. Esto se debe a varias razones: algunas ventajas técnicas de trabajar con el núcleo supraóptico son que los cuerpos celulares son relativamente grandes, las células producen cantidades excepcionalmente grandes de sus productos de secreción, y el núcleo es relativamente homogéneo y fácil de separar de otras regiones cerebrales. La expresión génica y la actividad eléctrica de las neuronas supraópticas se han estudiado ampliamente en diversas condiciones fisiológicas y experimentales. ^{[ 3 ]}

En respuesta, por ejemplo, a un aumento en la concentración de sodio en plasma, las neuronas de vasopresina también descargan potenciales de acción en ráfagas, pero estas ráfagas son mucho más largas y menos intensas que las que muestran las neuronas de oxitocina, y las ráfagas en las células de vasopresina no están sincronizadas. ^{[ 7 ]}

Resultaba extraño que las células de vasopresina se activaran en ráfagas. Dado que la actividad de estas células no está sincronizada, la secreción de vasopresina en la sangre es continua, no pulsátil. Richard Dyball y sus colaboradores especularon que este patrón de actividad, denominado "activación fásica", podría ser particularmente eficaz para inducir la secreción de vasopresina. Demostraron que esto era así ^{[ 8 ]} mediante el estudio de la secreción de vasopresina de la hipófisis posterior aislada in vitro. Observaron que la secreción de vasopresina podía ser provocada por pulsos de estimulación eléctrica aplicados a la glándula, y que se liberaba mucha más hormona con un patrón de estimulación fásica que con uno continuo.

Estos experimentos suscitaron interés en el acoplamiento estímulo-secreción, es decir, la relación entre la actividad eléctrica y la secreción. Las neuronas supraópticas son singulares debido a la gran cantidad de péptidos que secretan y a que los liberan en la sangre. Sin embargo, muchas neuronas del cerebro, especialmente en el hipotálamo, sintetizan péptidos. Actualmente se cree que las ráfagas de actividad eléctrica podrían ser importantes para la liberación de grandes cantidades de péptidos por parte de las neuronas secretoras de péptidos.

Las neuronas supraópticas suelen tener de 1 a 3 dendritas grandes , la mayoría de las cuales se proyectan ventralmente para formar una red de prolongaciones en la base del núcleo, denominada lámina glial ventral . Las dendritas reciben la mayoría de las terminaciones sinápticas de las neuronas aferentes que regulan las neuronas supraópticas, pero a menudo participan activamente en el procesamiento de la información, en lugar de ser meras receptoras pasivas. Las dendritas de las neuronas supraópticas contienen un gran número de vesículas neurosecretoras que contienen oxitocina y vasopresina, las cuales pueden liberarse de las dendritas por exocitosis. La oxitocina y la vasopresina liberadas en la hipófisis posterior entran en el torrente sanguíneo y no pueden volver a entrar en el cerebro debido a que la barrera hematoencefálica impide su paso; sin embargo, la oxitocina y la vasopresina liberadas de las dendritas actúan dentro del cerebro. Las neuronas de oxitocina expresan receptores de oxitocina, y las neuronas de vasopresina expresan receptores de vasopresina, por lo que los péptidos liberados por las dendritas "autorregulan" las neuronas supraópticas. Françoise Moos y Phillipe Richard fueron los primeros en demostrar que la acción autorreguladora de la oxitocina es importante para el reflejo de eyección de la leche.

Estos péptidos tienen una vida media relativamente larga en el cerebro (unos 20 minutos en el líquido cefalorraquídeo) y se liberan en grandes cantidades en el núcleo supraóptico, por lo que pueden difundirse a través de los espacios extracelulares del cerebro para actuar sobre dianas distantes. Los receptores de oxitocina y vasopresina están presentes en muchas otras regiones cerebrales, como la amígdala , el tronco encefálico y el septo , así como en la mayoría de los núcleos del hipotálamo.

Debido a la gran cantidad de vasopresina y oxitocina que se liberan en esta zona, los estudios del núcleo supraóptico han contribuido significativamente a la comprensión de cómo se regula la liberación desde las dendritas y a su significado fisiológico. Los estudios han demostrado que la secretina facilita la liberación dendrítica de oxitocina en el SON, y que la administración de secretina en el SON mejora el reconocimiento social en roedores. Esta mejora en la capacidad social parece deberse a los efectos de la secretina sobre las neuronas de oxitocina en el SON, ya que el bloqueo de los receptores de oxitocina en esta región bloquea el reconocimiento social. ^{[ 9 ]}

Las neuronas de vasopresina y las neuronas de oxitocina producen muchas otras sustancias neuroactivas además de vasopresina y oxitocina, aunque la mayoría se encuentran en pequeñas cantidades. Sin embargo, se sabe que algunas de estas sustancias son importantes. La dinorfina producida por las neuronas de vasopresina participa en la regulación del patrón de descarga fásica de estas neuronas, y el óxido nítrico producido por ambos tipos neuronales actúa como un regulador de retroalimentación negativa de la actividad celular. Las neuronas de oxitocina también producen dinorfina; en estas neuronas, la dinorfina actúa en las terminaciones nerviosas de la hipófisis posterior como un inhibidor de retroalimentación negativa de la secreción de oxitocina. Las neuronas de oxitocina también producen grandes cantidades de colecistoquinina , así como del transcripto regulador de la cocaína y la anfetamina (CART).