Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Gases en el cerebro

Hasta hace pocos años, el concepto de un gas de vida corta funcionando como un potente regulador endocrino hubiese sido considerado con escepticismo e incredulidad, pero actualmente está ampliamente admitido que el óxido nítrico (NO), gas altamente reactivo, de vida corta, constituye una molécula mensajera no habitual que utilizan muchas células.

El óxido nítrico es un gas incoloro, tóxico, que se prepara químicamente en el laboratorio a partir de oxígeno y nitrógeno haciendo saltar una chispa eléctrica o, de un modo más sencillo, por acción del ácido nítrico diluido sobre el cobre o el mercurio. Fue obtenido por vez primera en 1620 por el científico belga van Helmont, pero el estudio de sus propiedades lo inició otro gran científico, el químico inglés Joseph Priestley, que lo denominó aire nitroso. Desde el punto de vista químico presenta el gran interés de que es uno de los pocos compuestos estables que contienen un número impar de electrones, lo que le confiere una alta reactividad, ya que puede ganar o perder un electrón para convertirse en un anión o catión.

FISIOLOGÍA. En los últimos años se han podido ir descubriendo algunos de los intrigantes y variados papeles fisiológicos del óxido nítrico, siendo los más importantes los que se ejercen sobre tres grandes sistemas, el cardiovascular, el inmunitario y el neurológico, que vamos a intentar resumir a continuación.

En el sistema cardiovascular participa notablemente en la relajación de la musculatura lisa muscular, regulando automáticamente el flujo sanguíneo en distintos tejidos como cerebro, corazón, pulmón, riñón y tracto gastrointestinal. Esta relación con el flujo sanguíneo y la presión arterial hace que los defectos de su producción biológica, a la que nos referiremos más adelante, ocasionen vasoespasmos e hipertensión, así como diabetes y arterioesclerosis. También se ha demostrado que ejerce un efecto inhibidor sobre la agregación plaquetaria, es decir, sobre el sistema de coagulación de la sangre. Entre los no demasiados abundantes grupos investigadores españoles sobre los diversos aspectos de la fisiopatología del óxido nítrico se encuentra el del Departamento de Fisiología de la Facultad de Medicina de Murcia que precisamente, de un modo competitivo internacional, estudia su relación con diversos aspectos renales y de hipertensión.

Respecto al sistema inmunitario ha sido sorprendente comprobar la eficacia que tiene el que se puedan producir, como respuesta inmunitaria, relativas altas cantidades de óxido nítrico. Ellas son responsables de la muerte o de la inhibición del crecimiento de muchos agentes patógenos: bacterias, hongos, virus y parásitos, así como de las células que los albergan (lo que se denomina efecto citotóxico) y también de las células tumorales (efectos citostático).

NEUROTRANSMISOR. En cuanto a su acción en el sistema neurológico, el óxido nítrico está mostrando ser una especie de molécula maravillosa. Por si mismo es un importante neurotransmisor, es decir, que actúa de mensajero químico entre las células neuronales, tanto del sistema nervioso central, en las neuronas cerebrales, como en el sistema nervioso periférico. En concreto, el óxido nítrico de las neuronas de la corteza cerebral y del hipocampo representa un papel importante en el proceso molecular de la consolidación de la memoria a largo plazo; en las neuronas del cerebelo parece participar en las funciones de coordinación y de equilibrio; en las del bulbo olfatorio está implicado en el procesamiento de señales olfatorias y, en otros casos, regula notables aspectos del flujo sanguíneo cerebral y del infarto isquémico. Dejando el sistema nervioso central y pasando al periférico, las actuaciones del óxido nítrico son muy diversas, pudiendo ir desde el tracto digestivo, mediando en la relajación gástrica, hasta participar en las neuronas del plexo pélvico, siendo su concurso necesario para la erección del pene. Por ultimo, respecto a sus efectos, también los ejerce sobre la médula suprarrenal, situada sobre los riñones, un tejido de origen nervioso cuyas células están especializadas en la síntesis de las hormonas catecolaminas, tales como adrenalina y noradrenalina, controlando con ello otra importante faceta endocrina humana.

METABOLISMO. ¿Cómo sintetizan las células de nuestro organismo esta especie de gas maravilloso?. Aunque no todo está totalmente aclarado al respecto, los hechos básicos sí lo están. Existe una enzima responsable de catalizar su síntesis utilizando oxígeno molecular y el aminoácido arginina, para transformarlos en el óxido nítrico y en otro aminoácido, la citrulina.

La Biología Molecular también ha tomado cartas en el asunto y recientemente se han podido clonar los genes de la enzima, más concretamente los correspondientes hasta a tres isoenzimas diferentes de la misma. Todo parece indicar que una de esas isoenzimas es la que se relaciona con el sistema endotelial; la segunda lo hace con el sistema neuronal central y en cuanto a la tercera forma parece estar ausente en la mayoría de las células en condiciones normales, pero es inducida por diversas señales de alarma conectadas con el sistema inmunológico o inflamatorio.

Un dato que los investigadores ponen de relieve es que en este tema las implicaciones de los hallazgos básicos podrán ser aprovechadas rápidamente en aplicaciones clínicas. Por ejemplo, el bloqueo de la producción de óxido nítrico conduce a un incremento en la presión sanguínea media vascular periférica. Ello podría tener un gran interés para contrarrestar la hipotensión severa asociada a ciertos tipos de shocks clínicos, como el shock endotóxico que es una causa importante de mortalidad, concretamente la número 13 en EE.UU. ocasionando más de 100.000 muertes anuales.

En cualquier caso este nuevo campo de Investigación ha abierto numerosas perspectivas para la comprensión fisiopatológica de muchos fenómenos biológicos y, desde luego, ha servido para romper con los moldes preestablecidos de cómo debían ser las moléculas para poder actuar de mediadora entre las células. El óxido nítrico ni siquiera presenta receptores específicos y recientemente se ha conocido que no se trata de la única molécula gaseosa con propiedades de este tipo. Se ha descubierto, también en neuronas cerebrales, que el monóxido de carbono, CO, puede actuar de modo semejante, produciéndose por un enzima catabólico de la hemoglobina. Por ello es posible que el término de mensajeros gaseosos pueda convertirse en algo familiar para todos aquellos ocupados en estos fenómenos y su repercusión fisiopatológica.