el eje hpa y el síndrome metabólico: la hipertensión es … · factores que provocan inatención...

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Vol. 17 | No. 1 enero-marzo 2012 | 43 Arch Neurocien (Mex) Vol. 17, No. 1: 43-63; 2012 ©INNN, 2012 Artículo de revisión El eje HPA y el síndrome metabólico: la hipertensión es el factor central a corregir Froylán Vargas-Martínez 1 , Víctor Calderón-Salinas 3 , Azucena Ruiz-Rosado 1 , Salvador Quiroz 1 , Bertha Segura 2 , Ismael Jiménez-Estrada 1 RESUMEN La disfunción del eje del hipotálamo-pituitaria-médula adrenal (HPA) esta al origen de la aparición y desarrollo de enfermedades asociadas al síndrome metabólico (SM). El medio ambiente, nutrición y herencia genética son los factores determinantes para la programación prenatal de las enfermedades causadas por cambios epigenéticos producidos por el aparato bioquímico para tratar de mantener una homeostasis desbalanceada de sobrevivencia (thrifty phenotype), debido a las condiciones estresantes intrauterinas, por escasez de aminoácidos esenciales y exceso de glucocorticoides, entre otros. La dieta maternal deficiente en proteínas (MLP) es el protocolo mejor estudiado para inducir la aparición de hiper tensión en ratas a la edad de 40 días (p 40), la cual se acompaña de un desbalance de los niveles de varios neurotransmisores y neuropéptidos del eje HPA implicados en los estados de respuesta a estímulos estresantes. Nuevos procedimientos neuroprotectivos usando hormonas peptídicas vasorelajantes como la oxitocina y el factor de crecimiento de la insulina (IGF), así como de moléculas neuroprotectivas sintetizadas recientemente, por ejemplo inhibidores de deacetilasas y activadores de los receptores del peroxisomas, son objeto de estudios para determinar sus propiedades para corregir cambios epigenéticos producidos prenatalmente que originan la aparición de enfermedades del cuadro clínico del SM. De esta forma se conocerá su valía para aplicar estas hormonas péptidicas y moléculas neuroprotectivas en la clínica pediátrica. Palabras clave: oxitocina, hipertensión, síndrome metabólico, trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH). HPA axis and the metabolic syndrome: the hipertension is the main factor to alleviate ABSTRACT Hypothalamic-pituitary-adrenal gland axis (HPA) dysfunction is at the origen of the metabolic syndrome (MS) diseases appearance and development. Environmental, nutritional and genetic factors are to blame for the prenatal disease programming due to epigenetic modifications that the biochemical and hormonal apparatus fix to ‘balance’ a survival condition or ‘thrifty phenotype’, for the missing factors because of the prenatal stressed conditions. Maternal low protein (MLP) diet is now well established to induce the development of hypertension in rats as young as 40 days old (P40) with a concomitant imbalance in neurotransmitters and stress response neuropeptides of the HPA axis. New neuroprotective procedures using vasorelaxing hormone peptides such as oxytocin and insulin growth factor-1 (IGF-1), and small newly synthetized molecules such as inhibitors of desacetylases and activators of peroxisome nuclear receptors are now under development to asses their properties to correct the epigenetic modifications occurred prenatally that are at the origin of the MS diseases development, and establish their value to apply these neuroprotective hormone peptides and small neuroprotective molecules in clinical pediatrics studies. Key words: oxytocin, HPA axis, metabolic syndrome, hipertension.

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Page 1: El eje HPA y el síndrome metabólico: la hipertensión es … · Factores que provocan inatención en el desarrollo infantil y ... Deficiencias en el aprendizaje y memoria Hiperactividad,

Vol. 17 | No. 1 enero-marzo 2012 | 43

Froylán Vargas-Martínez, et al Arch Neurocien (Mex) INNN, 2012

Arch Neurocien (Mex)

Vol. 17, No. 1: 43-63; 2012

©INNN, 2012

Artículo de revisión

El eje HPA y el síndrome metabólico: la hipertensión es

el factor central a corregir

Froylán Vargas-Martínez1, Víctor Calderón-Salinas3, Azucena Ruiz-Rosado1, Salvador Quiroz1,

Bertha Segura2, Ismael Jiménez-Estrada1

RESUMEN

La disfunción del eje del hipotálamo-pituitaria-médula adrenal (HPA) esta al origen de la aparición y desarrollo de

enfermedades asociadas al síndrome metabólico (SM). El medio ambiente, nutrición y herencia genética son los factores

determinantes para la programación prenatal de las enfermedades causadas por cambios epigenéticos producidos por el aparato

bioquímico para tratar de mantener una homeostasis desbalanceada de sobrevivencia (thrifty phenotype), debido a las

condiciones estresantes intrauterinas, por escasez de aminoácidos esenciales y exceso de glucocorticoides, entre

otros. La dieta maternal deficiente en proteínas (MLP) es el protocolo mejor estudiado para inducir la aparición de hiper

tensión en ratas a la edad de 40 días (p 40), la cual se acompaña de un desbalance de los niveles de varios

neurotransmisores y neuropéptidos del eje HPA implicados en los estados de respuesta a estímulos estresantes.

Nuevos procedimientos neuroprotectivos usando hormonas peptídicas vasorelajantes como la oxitocina y el factor de

crecimiento de la insulina (IGF), así como de moléculas neuroprotectivas sintetizadas recientemente, por ejemplo

inhibidores de deacetilasas y activadores de los receptores del peroxisomas, son objeto de estudios para determinar sus

propiedades para corregir cambios epigenéticos producidos prenatalmente que originan la aparición de enfermedades

del cuadro clínico del SM. De esta forma se conocerá su valía para aplicar estas hormonas péptidicas y moléculas

neuroprotectivas en la clínica pediátrica.

Palabras clave: oxitocina, hiper tensión, síndrome metabólico, trastorno por déficit de atención con hiperactividad

(TDAH).

HPA axis and the metabolic syndrome: the hipertension is the main factor to alleviate

ABSTRACT

Hypothalamic-pituitary-adrenal gland axis (HPA) dysfunction is at the origen of the metabolic syndrome (MS) diseases

appearance and development. Environmental, nutritional and genetic factors are to blame for the prenatal disease

programming due to epigenetic modifications that the biochemical and hormonal apparatus fix to ‘balance’ a survival

condition or ‘thrifty phenotype’, for the missing factors because of the prenatal stressed conditions. Maternal low protein (MLP) diet

is now well established to induce the development of hypertension in rats as young as 40 days old (P40) with a concomitant

imbalance in neurotransmitters and stress response neuropeptides of the HPA axis. New neuroprotective procedures using

vasorelaxing hormone peptides such as oxytocin and insulin growth factor-1 (IGF-1), and small newly synthetized molecules

such as inhibitors of desacetylases and activators of peroxisome nuclear receptors are now under development to asses their

properties to correct the epigenetic modifications occurred prenatally that are at the origin of the MS diseases development, and

establish their value to apply these neuroprotective hormone peptides and small neuroprotective molecules in clinical

pediatrics studies.

Key words: oxytocin, HPA axis, metabolic syndrome, hiper tension.

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07000 México, D.F. E-mail: [email protected] y violencia, entre otros), que producen cambios neuro-

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El eje HPA y el síndrome metabólico: la hipertensión es el factor central a corregir Arch Neurocien (Mex) INNN, 2012

TIEM

PO

DE

VID

A

L

os procesos ontogénicos y epigenéticos experi-

mentados por un nuevo ser viviente desde su

concepción hasta el nacimiento, determinan la variedad

de los individuos incluidos la capacidad para aprender y

memorizar así como los diferentes factores sicológicos y

sociales posnatales de procesar y expresar la experiencia

cognitiva y afectiva del reconocimiento social (figura 1)1-4.

Los seres humanos se consideran una especie que ha

logrado evolucionar debido a su sen- tido social asociativo

para asistirse mutuamente en el

Los factores que provocan la inatención en el de-

sarrollo infantil y que ponen en alto riesgo la salud del

individuo en su vida adulta son: 1. Pobreza socioe-

conómica; 2. Deficiencias socioculturales; 3. Polución

ambiental; y, 4. Medicación materna (tabla 1). Cier ta-

mente, una gran mayoría de estos factores representan un

alto riesgo para desarrollar enfermedades del cuadro

clínico del síndrome metabólico (SM), tabla 2,13-18. Tabla 1. Factores que provocan inatención en el desarrollo infantil y

sus consecuencias en la salud del individuo adulto.

cuidado de los recién nacidos hasta que estos logren su liber tad como individuos autosuficientes. Estudios

realizados con roedores, primates y humanos han demos-

trado que la herencia genética de padres y el medio

ambiente familiar y externo determinan el funcionamiento,

compor tamiento cognitivo y afectivo, así como la salud del

individuo durante su desarrollo como en su vida adulta (figura

1)5-12.

SALUD Y ESTRÉS DURANTE LA VIDA

INFANCIA Y NIÑEZ

1. Pobreza socioeconómica Atención y cuidado deficientes Estrés pre- y posnatal MS Desnutrición MS Higiene deficiente Abuso de drogas y sustancias tóxicas MS

2. Deficiencias socioculturales. Estrés pre- y posnatal MS Malnutrición MS

3. Polución ambiental Plomo MS Monóxido de carbono MS

MEDIA AMBIENTE INFANCIA • Condición socio-

económica • Ambiente familiar.

RESPUESTAS NEURALES A FUENTES DE ESTRÉS • Cx cingulado anterior • Amígdala • Hipotálamo • Cx prefrontal • Hipocampo

FACTORES SICOLÓGICOS Y SOCIALES • Apoyo social • Optimismo • Habilidades • Autoestimación

PREDISPOSICIONES GENÉTICAS • Sistema HPA • Sistema serotoninergico • Sistema DA y NE • Sistema opioides • OT - OTR?

ESTRÉS SICOLÓGICO

• Sistema depresivos • Ansiedad • Neuroticismo

Bióxido de carbono MS Asbestos MS Higiene deficiente Ruido MS

4. Medicación maternal Antidepresores MS Antihipertensivos MS Cigarro y/o humo de, etc. MS

Referencias: Ames BN, 2003, (36); Benton D, 2007, (3); Carter C.S. 2005,

RESPUESTAS CONDUCTUALES AUTONÓMICAS, NEUROENDO- CRINALES E INMUNOLÓGICAS A LAS FUENTES DE ESTRÉS

(19); McMillen y Robinson, 2005, (14); Taylor S.E, 2010, (1); Teicher, et al.

2001, (17); Vargas, et al. 2011 (enviado) (92).

ADULTO

RIESGOS DE LA SALUD MENTAL

Y FÍSICA

De tal forma que un ambiente socioeconómico y

sociocultural desfavorable reducirá las oportunidades de

desarrollarse para cualquier miembro de la familia; tanto

Figura1. Estrés y salud a través del ciclo de vida, desde la concep- ción

hasta la madurez y vejez (modificado de ref. 1).

Recibido: 2 mayo 2011. Aceptado: 20 mayo 2011.

1Laboratorio de Neurobiología de la Malnutrición. Departamento de

Fisiología, Biofísica y Neurociencias, Centro de Investigación y

Estudios Avanzados del IPN, Av. Instituto Politécnico Nacional

2508, Col. San Pedro Zacatenco. 07000 México, D.F. México. 2Facultad de Estudios Superiores, FES Iztacala, UNAM, CP

54090, México. 3Depar tamento de Bioquímica, Centro de

Investigación y Estudios Avanzados del IPN. Correspondencia a:

Froylan Vargas. Laboratorio de la Neurobiología de la

Malnutrición (responsable: Ismael Jiménez Estrada).

Departamento de Fisiología, Biofísica y Neurociencias, Centro de

Investigación y Estudios Avanzados del IPN, Av. Instituto

Politécnico Nacional 2508, Col. San Pedro Zacatenco, AP. 14-740,

para su protección (habitación y vestido), así como para su

alimentación y educación. La pobreza socioeco- nómica

impone deficiencias en estos rubros además de la alta

nocividad del medio fuer temente estresante con abuso de

drogas y sustancias tóxicas que ocasionan daño cerebral.

Además de un medio ambiente con ele- vada polución

(monóxido y bióxido de carbono), mala higiene en general

a causa de falta de suministro de agua potable, aguas

estancadas, entre otros, lo que pro- voca una elevada

inatención en el desarrollo infantil, aumentando riesgos

de la salud del individuo en su vida adulta (tabla 1). Otros

factores que se suman a riesgos de la salud en medios

económicamente desfavorables son la polución

ambiental y sociocultural (fumadores, consumo de alcohol,

inseguridad social por delincuencia

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Froylán Vargas-Martínez, et al Arch Neurocien (Mex) INNN, 2012

químicos profundos19-24. Además de casos maternales

donde las mujeres embarazadas deben seguir una pres-

cripción médica con ingestión, por ejemplo de

antihipertensivos, antidepresivos, antipsicóticos, entre

otros25-29, y casos en que las futuras mamas son obe- sas,

diabéticas, o siguen dietas anoréxicas al feto28-34. A ello se

le suman también los casos de anoxia parcial al feto dadas

las condiciones de salud o costumbres die- téticas y de vida

de la mujer embarazada30,35-38.

Tabla 2. Patología del síndrome metabólico.

A) Sistema nervioso central Deficiencias en el aprendizaje y memoria Hiperactividad, agresividad, violencia Desorden en la atención con hiperactividad Desarrollo mental deficiente Autismo Depresión Dolor neuropático Desorden neurodegenerativos Parkinson, Alzheimer Esquizofrenia

B) Órganos periféricos Hipertensión Desorden cardiovasculares Deficiencias inmunológicas Diabetes mellitus tipo II Dislipidemia

Obesidad

Osteoporosis

Enfermedades respiratorias, asma

cáncer mamario, leucemia infantil

Referencias: Bertram, et al. 2001, (60); Gluckman, et al. 2007, (47); McMillen y Robinson, 2005, (15); Morgan, et al. 1993, (15); Pasinetti y

Eberstein, 2008, (42); Seckl y Walker, 2004, (47); Vargas, et al. 2011

(enviado) (92).

La vida moderna esta plagada de situaciones

estresantes en el ambiente familiar y social como en el

ambiente de trabajo y/o educativo (bullyings)3,39-41. Esto

aunado a una alimentación inadecuada con exceso de

azúcares, grasas saturadas y aditivos ar tificiales en la

alimentación casera y citadina que contienen escasos

micronutrientes tales como el zinc, cobre, vitamina B6,

ácidos grasos omega-3, por ejemplo ácido docosahe-

xanoico (DHA) y eicohexapentoíco36,37,40,42, conduce

igualmente a elevados riesgos de la salud y seguridad de los

individuos en su vida juvenil y adulta3,43 los cuales son

agravados por la contaminación ambiental con pro- ductos

que se transforman tóxicos para la salud44,45.

Estás diferencias en la nutrición, ya sean pre- o

posnatales, conducen a una vida adulta con altos riesgos

para desarrollar enfermedades del síndrome metabólico,

con la aparición de la hipertensión, la cual está al origen de

todos los males en la vida futura del individuo. Esta

revisión tiene como propósito explicar la aparición de la

hipertensión en la edad juvenil, producto de una nutrición

deficiente prenatal, los tratamientos neuroprotectivos

disponibles para corregir la presión sanguínea en la edad

temprana posnatal; y los mecanismos de neuroregulación

neuroprotectivos implicados.

El síndrome metabólico

Los orígenes tempranos para presentar enferme-

dades en la edad adulta es una hipótesis originalmente

propuesta por David Barker, et al, de Inglaterra la cual

propone que los factores ambientales, en particular la

alimentación, se activan durante la gestación o en la edad

temprana posnatal mecanismos epigenéticos que

programan los riesgos para desarrollar enfermedades

cardiovasculares y diabetes del síndrome metabólico en

la edad adulta con muerte prematura7,14,46-48. Además de

altos riesgos para desarrollar enfermedades neurode-

generativas y cáncer (tabla 2)42,43,48-53.

El síndrome metabólico representa todo tipo de

enfermedad es que tiene su origen en anomalías de los

mecanismos metabólicos y de señalización a hormonas y

neurotransmisores en respuesta a la interacción del in-

dividuo con el medioambiente (nutrición y estimulación

sensorial). Dichas anomalías bioquímicas son producidas por

cambios epigenéticos ocurridos durante la gestación,

desarrollo posnatal, o durante la vida juvenil; para man-

tener una homeóstasis desbalanceada de sobrevivencia del

organismo o adaptación thrifty54-57; no obstante, de ser

desfavorable a la salud en la vida futura. Considerado así, el

síndrome metabólico representa un mecanismo útil para

conciliar opiniones y definiciones tan variadas e

incompletas que confunden la comprensión de enfer-

medades ocasionadas por cambios epigenéticos

desfavorables a la salud en la vida futura del individuo.

El estrés intrauterino que origina factores de riesgo

del síndrome metabólico (tabla 1), esta directamente

asociado con un riesgo mayor para desarrollar enferme-

dades en la edad adulta. Una señal general del estrés

intrauterino es el menor crecimiento del feto. Asimismo, una

nutrición deficiente durante etapas posnatales tem- pranas

conduce a una vida adulta con altos riesgos para desarrollar

enfermedades del cuadro clínico del síndrome metabólico

(tabla 2), con la aparición de hiper tensión. En realidad la

patología del síndrome metabólico es muy amplia y tiene

como eje fundamental las enfermedades cardiovasculares,

hipertensión, diabetes mellitus tipo 2, y deficiencias

inmunológicas14,58-60. La hiper tensión es un factor que

desencadena el estrés, hiperactividad, agresividad, y

violencia. Además, de promover e inducir deficiencias en

procesos de aprendizaje y memoria (tabla

2)3,16,36,61-63.

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Los lazos sociales son formados durante etapas

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La propiedades de la OT para inhibir la liberación

El síndrome metabólico conocido también, como el

síndrome de Raeven-X o síndrome de la resistencia a

insulina, que describe una constelación frecuente de fac-

tores de riesgo cardiovasculares, los cuales son

amplificados por la aparición concomitante de la obesi-

dad abdominal (hiper tensión, resistencia a insulina,

diabetes tipo-2, y dislipidemia)64. Además, los endocri-

nológos han reconocido las similitudes fenotípicas entre el

raro síndrome de Cushing asociado a excesos de cortisol

y el síndrome metabólico65-67.

Resumiendo, el mecanismo general que explica

aparición de hipertensión en el adulto que sufrió de una

nutrición deficiente durante su vida fetal (estrés intrauteri- no)

o en una etapa temprana de su vida posnatal esta

relacionada con cambios bioquímicos en las células

neuronales y gliales producidos por modificaciones epi-

genéticas que alteran mecanismos homeostáticos que

controlan la presión sanguínea y ritmos circadianos

(secciónes 3B y 4C)2,7,68-72, induciendo aumento de la

actividad del sistema hipotálamo-pituitaria-médula

adrenal (el eje HPA), eje del control endocrino emocio-

nal7,20,66,72-76.

El eje HPA, la vida juvenil y adulta saludable

Los seres humanos prevalecen como la especie

animal que han desarrollado al máximo la capacidad de

proveer de atenciones y cuidados a los recién nacidos e in-

fantes, además de las atenciones y cuidados que le

proporciona la mamá biológica, favoreciendo positivamente en

el desarrollo del infante, asegurando una sana vida adulta

conductual y emocionalmente aceptables1,17,18,76-78. La

capacidad para establecer lazos sociales son mecanis- mos

antiguos que han evolucionado en los mamíferos y están

basados en circuitos neuronales y procesos endo- crinos.

Las dificultades con la regulación emocional de un

individuo para el manejo de las reacciones a los estímu- los

estresantes pueden estar asociadas con experiencias

anormales en la vida infantil o durante su desarro-

llo6,8,13,17,77-81.

El estado de salud físico y emocional; así como, la funcionalidad del sistema nervioso central (SNC) y au-

tonómico dictan la preparación de un individuo para

establecer un comportamiento social que le permita es-

tablecer lazos sociales para modular su reactividad a

cambios físicos y sociales1,4,6,13,80-83. Esta capacidad del

individuo esta íntimamente ligada a la disponibilidad de

hormonas oxitocina y vasopresina (OT y AVP). Si los ni-

veles de estas hormonas son anormalmente bajos, el

individuo presenta una menor capacidad para establecer

lazos sociales así como para manejar experiencias

estresantes6,9,11,13,17,39,81,84,85.

del desarrollo de lactación y pubertad. Una alimentación

adecuada y un cuidado sensorial son de gran importancia

para el desarrollo del cerebro del infante, neonatal4,10,81. La

formación de los lazos sociales están asociados a una

activación de circuitos neuronales que estimulan vías

hormonales y mecanismos bioquímicos y genéticos que

promueven la maduración de vías sinápticas plásti- cas

que guardan la memoria, son capaces de modificar dicha

memoria de acuerdo a la información sensorial en curso,

manteniendo un proceso de aprendizaje y memo- ria al día

que se registra en el laboratorio como aparición o aumentos

en la expresión de proteínas que regulan la transcripción

del DNA, proteínas denominadas original- mente como

Immediate Early Gene proteins (IEGs), en respuesta a la

acción de hormonas y neurotransmisores, los cuales son

movilizados por la estimulación sensorial o fuentes de

estrés4,8,86-90.

Las hormonas OT and AVP tienen una importancia

especial en el desarrollo posnatal en la regulación del eje

HPA, que modula compor tamientos sociales y emocio-

nales9,13,81,91,92. La OT, en particular, es capaz de reducir

actividad del eje HPA inhibiendo la liberación de la ACTH, en

tanto que la AVP es un estimulante potente de la li-

beración de la ACTH, tanto en humanos como en

roedores86,91-94.

Estudios sistemáticos de la activación de los circui- tos

neuronales y hormonales inducidos por la expansión del

volumen del flujo sanguíneo han identificado a la OT

como un regulador principal de las funciones cardiovas-

culares93-99. Así, OT inyectada periféricamente (SC, IV, IM)

produce una disminución de la presión ar terial y del ritmo

cardíaco y fuerza de contracción del atria in vitro96. La

administración repetida de OT a ratas macho adultos

disminuye tanto los niveles de cor ticosterona como la

presión sanguínea100-102.

Además, la liberación de OT en circuitos neuronales se

ha mostrado que esta estrechamente asociada en la re-

gulación de una gran variedad de compor tamientos

sociales6,9, por ejemplo, facilita motivación social y con-

ducta sociable incluyendo el comportamiento maternal de

cuidado y alimentación de las ratitas neonatales10. En

tanto que la AVP modula algunos comportamientos

característicos del macho incluyendo agresión a intrusos en

el nicho familiar, cuidado paternal y delimitación geo- gráfica

(orina)9. Además, la OT y la AVP son importante para la

expresión de la memoria social necesaria para el

reconocimiento de los individuos, componentes, de la

familia actuando a través de diferentes circuitos neuro-

nales que incluyen amígdala, núcleo de las estrías

terminales, hipocampo, cor teza prefrontal, núcleo

supraóptico (SON), núcleo paraventriculado del

hipotálamo (NPV), y cuerpos mamilares9,13,19,84,91.

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de ACTH y para disminuir la presión arterial, la hacen un

candidato importante en el tratamiento de la hipertensión de

individuos que sufrieron en su vida intrauterina o de-

sarrollo postnatal temprano cambios epigenéticos que

producen el funcionamiento anormal del eje HPA. La

hipertensión es, por lo tanto, el factor principal a corre- gir

en los casos del síndrome metabólico producido por una

alimentación deficiente o disminución controlada del

contenido de proteína en la alimentación de las ratas

maternas (restricción proteíca en la dieta maternal o MLP

en inglés), identificada por elevados niveles de cortisol o

corticosterona en roedores, días antes del naci-

miento16,85,100,103,104, estemodelo de laboratorio será útil

para establecer terapias neuroprotectivas en estudios

clínicos preliminares con infantes, niños y jóvenes huma- nos

en el futuro (secciones 2B y 3A-D)105,106.

El eje HPA y la salud evaporada

El síndrome bipolar es una enfermedad crónica,

severa y a menudo una enfermedad que amenaza la vida de

quienes la padecen este síndrome. Los Estados Uni- dos

de Nor teamérica cuentan con 3 a 6 millones de

enfermos que padecen este síndrome66,107,108. La

hipercor tisolemia que resulta del desajuste del eje HPA es

una característica fundamental que ha sido estudiada por

muchos años como una característica biológica de la

depresión aguda mayor109, que es propia del síndrome

bipolar. Young, et al110 propusieron en 1991, que la de-

presión esta acompañada de un desajuste del control

rápido de retroalimentación negativa de la secreción de la

ACTH, quizás al nivel del hipocampo86,111.

Los desórdenes de la ansiedad son muy frecuen-

tes, afectan a 20 millones de adultos norteameéricanos

aproximadamente y muchos millones más en todo el

mundo, incluyendo a los mexicanos39. Aún cuando exis- ten

tratamientos efectivos, nuevos procedimientos

neuroprotectores y farmacológicos están en estudio de-

bido a la falta de precisión de los mecanismos que

originan estos desórdenes de ansiedad66,106,107,112. Estos

nuevos estudios son impor tantes ya que la gran mayo- ría

de la terapéutica farmacológica disponible ejerce efectos

colaterales indeseables o problemas de toleran- cia y

dependencia113,114, lo que explica el interés tenaz de

explorar los orígenes de estos padecimientos para

desarrollar nuevas estrategías farmacológicas

neuroprotectivas.

Estudios recientes muestran que los circuitos de

oxitocinérgicos y vasopresinérgicos son disminuidos por

inatención y descuido durante la infancia, esta experien- cia

social temprana es desfavorable para la salud ya que induce

enfermedades neurológicas depresivas, e incluso

autismo13,19,20,81,113,114. La actividad alterada del eje HPA

que resulta de tales deficiencias es responsable de los

elevados niveles de cortisol que alteran directamente el

funcionamiento del SNC y de los órganos periféricos. El

hipocampo es una de las estructuras del cerebro que es

directamente afectado por el aumento de los niveles de cor

tisol o cor ticosterona (glucocor ticoides, GCs) en

humanos y roedores, respectivamente, estos GCs mo-

dulan la LTP hipocampal tanto dorsal como ventral115, una

forma impor tante de plasticidad sináptica, la cual juega,

quizás, un papel impor tante en el control del me- canismo

de retroalimentación negativa de la liberación de ACTH por

el eje HPA, que controla los niveles circulan- tes de los GCs.

En este mecanismo de retroalimentación se encuentran

involucrados hipocampo, septum y el NPV. El estrés

induce la expresión del mensajero del cFos (IEG) en los tres

núcleos principales del hipocampo (células piramidales CA1

y CA3, así como las células granulares del giro dentado).

La OT modula ambos pro- cesos, reduciendo los efectos

de un estímulo sensorial o psicológico estresante,

restableciendo los niveles cir- culantes de GCs86.

Neuroprotección a la vista: la OT tiene una impor-

tancia especial en el desarrollo posnatal a través de la

regulación del sistema HPA modulando los comportamien- tos

sociales y emocionales (sección 4A)10,96,101,116. En las

siguientes secciones se abordaran evidencias recientes que

permiten sugerir que la OT92,100,102,116-118, así como otros

neuropéptidos tales como el factor de crecimiento de la

insulina (IGF-1) (sección 4B), la leptina62, y angiotensina II103;

son posibles agentes neuroprotectivos tanto en

condiciones normales como para disminuir y corregir el

síndrome metabólico asociado a defectos fenotípicos y

epigenéticos ocurridos prenatalmente. Asimismo, se

proponen las posibles vías experimentales de enriquecer

estas evidencias para la aplicación de la OT y las hormo- nas

peptídicas mencionadas con la inclusión de

moléculas pequeñas neuroprotectivas en la clínica

pediátrica (por ejemplo, folato, colina, NP031112, metil-

benzil-hidroxiquinona, etcétera)27,37,92,119-122.

Modelo de trabajo experimental

Aspectos generales

Existen ya un buen número de evidencias en

humanos que ponen de relieve la dieta maternal nutri-

cional durante el embarazo y la presión sanguínea de los

hijos en la edad adulta2,46,55. La composición más que la

cantidad del alimento ingerido durante el embarazo cuen- ta

más para un desarrollo normal de la presión sanguínea de

los hijos36,42,66. Confirmando estudios en animales,

nacimientos humanos de reducido peso al nacer, que se

asemejan a los efectos de la malnutrición durante la

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El eje HPA y el síndrome metabólico: la hipertensión es el factor central a corregir Arch Neurocien (Mex) INNN, 2012

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gestación de las ratitas neonatales, se asocian con au-

mentos en la secreción de glucocor ticoides (GCs) en la

orina de niños de 9 años de edad66, así como de eleva- da

presión sanguínea en edad adulta (17 años o más).

Estas evidencias apoyan el interés en las ratas

neonatales gestadas en condiciones de restricción

protéica materna propuesto desde la década de los 70’s por

Shoemaker y Wur tman123, como un modelo particu- lar de

síndrome metabólico, y de hiper tensión en edad adulta en

roedores que es posible corregir en edad tem- prana

posnatal124-126. Decidimos ocuparnos de este modelo

para estudiar y establecer las condiciones pre- cisas de

reparación fenotípica del daño epigenético producido por

la nutrición protéica deficiente durante la gestación; daño

que es reproducido por administración de dexametasona

durante la última semana de gesta- ción, in útero 127.

Desarrollo del modelo experimental

El estudio del control central de la hipertensión en

ratas prenatalmente gestadas con una dieta deficiente de

proteínas de 60% o restricción protéica maternal du- rante

la gestación (MLP) por el laboratorio del profesor A.

Hernández, et al en Chile128, muestran una caracterís- tica

fundamental de la deficiencia nutricional prenatal es la

hipertensión en edad adulta, a partir de la edad de 40 días

o p40128; las evidencias que obtuvieron son

conclusivas del cambio epigenético a nivel central de los

núcleos neuronales que controlan la presión sanguínea. En

resumen, las ratas malnutridas durante la gestación se

alimentaron normalmente a par tir del nacimiento y a los 40

días de edad se observó que la presión sistólica muestra

un aumento impor tante de 129 ± 2 a 145 ± 3 mmHg128.

La malnutrición protéica de la rata gestante produce un

aumento de los niveles de GCs en la sangre. Durante la

gestación, los GCs maternos liberados de la médula

suprarenal en respuesta al estrés alimentario

(deficiencia protéica) pasan libremente la barrera

placental8,60. Estos niveles elevados de GCs se generan

mediante activación de un circuito neuronal que com-

prende corteza pirrinal, núcleo hipotalámico ventromedial, y

células par vocelulares magnocelulares del núcleo

paraventrículado hipotalámico que liberan, estas últimas, el

CRF que induce la liberación de ACTH de la

adenohipófisis. La ACTH ejerce su acción sobre la mé-

dula suprarenal liberando la corticosterona o cortisol en

humanos66,68-70. Además por razones de control

metabólico, los niveles de la enzima 11-ß-HSD2

placental, inactivadora de la corticosterona, son dismi-

nuidos en respuesta a la reducción del contenido

protéico en la dieta materna8,60,103. Los GCs disminuyen la

expresión de la enzima 11-ß-HSD2 en el cerebro y

tejidos periféricos de la madre gestante, ejerciendo un

efecto duradero (alteración epigenética) en ratas

neonatales, lo cual produce un alto nivel de corticoste-

rona biológicamente activa que disminuye la calidad del

crecimiento corporal y cerebral de las ratitas gestantes y de

fetos humanos, debido a la reducción de los nive- les de

IGF-1(ver sección D)8, 47.

En efecto, un aumento de GCs durante el último

tercio del embarazo o gestación de las ratitas produce que

las ratas en edad adulta desarrollen hipertensión127. Pérez,

et al 128 muestran una correlación estrecha entre la

actividad noradrenérgica del NPV y la actividad esti-

mulada por la aplicación de CRF en el Locus coeruleus

(LC). En un estudio más en detalle del control de la ten-

sión ar terial del paradigma experimental128. Ellos

muestran la actividad neuronal registrada del LC al aplicar CRF

intra-LC, ya sea en ratas controles o malnutridas

prenatalmente, a la edad de p40. La aplicación intra-LC de

CRF produce un aumento en la actividad neuronal del LC en

ratas controles con o sin tratamiento previo del NPV con

prazosina, un bloqueador alfa-adrenérgico. En cambio el

mismo tratamiento intra-LC de las ratas prenatalmente

malnutridas, no hay ningún efecto signi- ficativo, la

actividad neuronal del LC esta a su máximo; sin embargo,

si se aplica prazosina en el NPV, de estas ratas, se

recupera la actividad neuronal del LC a su ni- vel normal,

la cual puede ser aumentada, ahora sí, por aplicación de

CRF intra-LC. Estás observaciones son im- por tantes al

mostrar que el NPV tiene un papel impor tante en el

control de la tensión ar terial a través de sus aferentes

provenientes del NTS, el órgano subfornical, y la

amígdala, principalmente. Estos núcleos, ya sea por

sus aferentes noradrenérgicos o angiotensinérgicos al

NPV activan las células par vo- celulares que envían sus

aferentes CRF al LC, determi- nando la actividad neuronal

intra-LC. Esta actividad del LC se traduce en cambios

comparables en la presión sistólica69,128. Estas evidencias

demuestran que las al- teraciones epigenéticas inducidas

por MLP conducen a la aparición de hipertensión en las

ratas neonatales, ob- ser vable a los 40 días de edad;

estas alteraciones epigenéticas conducen a un elevado

tono noradrenérgico en el NPV.

Estudios neuroprotectivos

Estudios neuroprotectivos administrando OT, IGF-1, y

captopril a ratas neonatales gestadas en condiciones de

MLP como modelo experimental, para corregir la

hipertensión programada prenatalmente han sido realiza-

dos en esta última década, a continuación se describen los

más impor tantes.

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Froylán Vargas-Martínez, et al Arch Neurocien (Mex) INNN, 2012

nución de los glomérulos por falta de ANG-II es poco La aplicación subcutánea de oxitocina (1 mg/kg

Vol. 17 | No. 1 enero-marzo 2012 | 49

Efecto de la oxitocina en ratas gestadas en condiciones de

MLP

La oxitocina es un nonapéptido hipotalámico sin-

tetizado por células magnocelulares de los núcleos

paraventriculado (NPV) y supraóptico (SON) conocida por

sus efectos fisiológicos clásicos en contracciones uterinas

durante el parto y por el reflejo de liberación de leche de la

glándula mamaria en respuesta a la succión por los

infantes102,129,130. Asimismo, la oxitocina modu- la

reacciones conductuales, la percepción del dolor

somático (nocicepción) y participa en la regulación de la

temperatura y funcionamiento cardiovascular93-95,102,121,131. El

tratamiento de las ratas con oxitocina induce algunos

efectos anti-estrés de larga duración: a. En la actividad

motora espontánea; b. En el umbral de la percepción al

dolor101; c. Aumento del peso102; d. Reducción de la pre-

sión sanguínea100; y, e. Disminuye los niveles circulantes de

corticosterona100,131. La oxitocina reduce, también, la

presión sanguínea de las ratas machos SHR131 adultas

cuando se les administra oxitocina131.

Efecto de favorecer la actividad oxitocinérgica a

edad temprana: dado que la hipertensión no es mas que un

estado fisiológico deficiente acompañado; por lo general, de

irritabilidad, hiperexcitabilidad y agresividad; decidimos

ocuparnos de este modelo para establecer condiciones

apropiadas para la reparación fenotípica del daño

epigenético producido por la restricción protéica duran- te

la gestación92,100. Lo anterior constituye un proyecto

experimental que se está realizando en la actualidad en

este laboratorio.

En el laboratorio de la doctora K. Uvnas-Möberg, et

al100 iniciaron este tratamiento neuroprotectivo de

oxitocina. Al tratar ratitas neonatales gestadas en con-

diciones de restricción protéica con oxitocina durante las

dos primeras semanas del nacimiento, P1–P14, a una

dosis de 1mg por kg/día, vía subcutánea (s.c.), co- rrige la

programación in útero, o modificaciones epigenéticas

producidas durante la gestación, que daban origen a

hipertensión con niveles elevados de cor ticos- terona en la

edad adulta de las ratas100-102. Las ratas tratadas con

oxitocina durante la etapa de lactancia ya no presentan la

hiper tensión en la edad adulta, y el ritmo cardíaco

también es corregido, y, se debe subra- yar, una vez más

que los niveles de cor ticosterona son reducidos a valores

normales100, lo cual quizás, suprime el riesgo de

enfermedades cardiovasculares y neurode- generativas en

la vida futura8,4,42,66,92,100,103,119.

Efecto de la oxitocina en ratas genéticamente

hiper tensas (SHR)

de peso) durante 5 días, en la etapa de lactancia (del día

10 al 14 posnatal) a crías nacidas de ratas genética- mente

predispuestas a desarrollar hipertensión (SHR por sus siglas

en inglés, ver la sección siguiente)131, es efi- caz para la

corrección de la hiper tensión. Esta es una obser vación

valiosa para estudios neuroprotectivos de hormonas

vasorelajantes; la eficacia de la oxitocina para reducir y

normalizar la presión sanguínea de estas ratas que

estaban predestinadas genéticamente a ser hiper- tensas

será de gran utilidad para prever terapéuticas posnatales

modernas de ínfimo riesgo farmacológico131.

Efecto de la reducción de la actividad angiotensinérgica

(ANG II)

El sistema cerebral angiotensinérgico (ANG-II) es un

factor primordial en la patogénesis de hiper tensión en

ratas SHR, un modelo genético de hipertensión en ratas. La

microinyección de Losar tan, que es un antagonista de los

receptores AT1 de ANG II, en el área hipotalámica anterior

(AHA), reduce la presión sanguínea en ratas SHR

conscientes y sin efecto alguno en ratas Wistar Kyoto

(WKY) o controles normotensivas, de la misma especie

que las SHR132. Langley-Evans, et al han estu- diado en

detalle103 y descrito el tratamiento de ratas neonatales

gestadas en condiciones de MLP con agen- tes que

reducen la actividad de angiotensina II (ANG II), a partir de la

tercera semana de lactancia y posterior al destete, en

resumen.

Efecto de inhibidores específicos de la producción de ANG II

Otra forma alternativa para corregir la hipertensión de

ratas neonatales gestadas con nutrición deficiente o MLP es

disminuir la actividad del sistema angiotensinérgico inhibiendo

la formación de angiotensina II (Ang II) con el captopril, un

inhibidor específico de la enzima productora de este

neuropéptido, que es la convestasa de la angio- tensina

(ACE por sus siglas en inglés)133.

Efectivamente, el captopril es eficaz para desapare- cer

la hipertensión en la edad adulta cuando se trata a las ratas

neonatales, gestadas en condiciones de MLP, con este inhibidor

específico de la ACE durante la lactancia103,104,133. Sin embargo,

este tratamiento afecta el desarrollo normal de los

glomérulos en el riñón, conduciendo a una muerte

prematura de los roedores por insuficiencia renal54. Ade-

más, la condición MLP también puede producir hipertensión

debido a una reducción importante de lo glomérulos en los

riñones por la insuficiencia de aminoácidos esenciales du-

rante la gestación54. Sin embargo, si el tratamiento con

captopril de las ratas gestadas en condiciones de MLP, se

desplaza a los días P15-P28 en lugar de P1-P15, la dismi-

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El eje HPA y el síndrome metabólico: la hipertensión es el factor central a corregir Arch Neurocien (Mex) INNN, 2012

50 | Vol. 17 | No. 1 enero-marzo 2012 |

dañina103,104. Este tratamiento bloquea la aparición de la

hipertensión en las ratas adultas y reduce los niveles de

corticosterona a niveles normales103 y no afecta a las ratas

controles.

Efecto de los antagonistas del receptor de la

angiotensina AT1: el tratamiento con Losartan durante los días

P15 a P28, bloquea la aparición de la hipertensión en las

ratas programadas en condiciones de MLP124,125. Este

tratamiento no ejerce ningún efecto en ratas controles.

Efecto de IGF-1 sobre la hiper tensión en ratas adultas

programadas durante la gestación a causa de una dieta

deficiente en proteínas

Vickers, et al realizaron134 obser vaciones experi-

mentales muy interesantes al estudiar el efecto del

tratamiento con el IGF-1 durante 14 días a ratas gesta- das

en condiciones de MLP. El tratamiento normaliza la presión

sanguínea de estas ratas las cuales muestran una

elevada presión sistólica sin tratamiento. Las ratas fueron

tratadas con IGF-1 a la edad de 175 días y la hor- mona fue

administrada s.c. por infusión (dosis total:

1 mg/día). El IGF-1 produce, además, un incremento sig-

nificativo del tamaño del riñón, lo cual puede explicar el

efecto del IGF-1 de disminuir la presión sanguínea vía

cambios en el flujo de la filtración glome-rular. El IGF-1

reduce, adicionalmente, la presión sanguínea a través de un

efecto reductor en la expresión renal del angioten-

sinógeno (sistema renina-angiotensina, RAS), limitando la

formación de ANG II (sección 4A). Es impor tante se- ñalar

que el tratamiento con el IGF-1 reduce la presión sistólica

solo en animales hiper tensos debido a su pro- gramación

in útero e incluso, si ésta se produjo a causa de una

nutrición hipercalórica postnatal62,134, sin afectar la presión

sistólica de los animales controles o normotensivos.

Protocolo de inducción del SM durante la gestacion por

MLP

Es impor tante señalar que en la actualidad se

están obteniendo nuevas evidencias para establecer las

condiciones neuroprotectivas de la oxitocina ya que existe una

variación importante en el desarrollo de la hipertensión

producida por la nutrición deficiente en proteínas entre

diferentes cepas o líneas de ratas de laboratorio (Wistar y

Sprague-Dowley), el sexo y la cantidad de alimento dis-

ponible durante la gestación. Además, la programación

fetal por MLP debe estudiarse con cuidado dada las

diferencias repor tadas en la expresión de receptores y

hormonas como la leptina durante el desarrollo postnatal en

las ratas Wistar y Sprague-Dowley (sección 4C, ref.

225)73. Otro factor muy impor tante a considerar es el

grado de restricción protéica en la dieta de la rata

gestante (reducción de 40% a 70% del alimento), y el

inicio de la restricción protéica. En general es recomen-

dable alimentar a las ratas preñadas a par tir del primer día

de gestación (E1), hasta el nacimiento (P0) con una die- ta

isocalórica donde la cantidad de proteína se reduce de

21% a 8%. Este método cuenta con un gran número de

estudios neurobiológicos realizados por el equipo de Dr.

Peter Morgane y David Mokler15,16,135. Al nacer, las ratitas

malnutridas deben ser amamantadas por una rata con-

trol, la cual debe haber recibido alimentación ad libitum, y

que dio a luz en el mismo día. Asimismo, debe realizarse una

determinación sistemática de la presión sanguínea y

determinarse con precisión el inicio de la hipertensión y su

durabilidad, la cual en ausencia de agentes neuro-

protectivos, permanece elevada hasta la muer te del

animal66,85-87,100,103.

La tabla 3 muestra varios componentes neuroquí- micos que son alterados en las ratas gestadas en

condiciones de MLP, o que fueron sometidas a estrés

prenatal, con dieta nutricional posnatal normal136-145. El

estrés y la desnutrición protéica produce alteraciones en los

niveles de las hormonas, neurotransmisores, recep- tores y

proteínas funcionales de la transmisión sináptica en

dirección de un aumento en el metabolismo cata- bólico

conducido por el aumento de la corticosterona o Tabla 3. Efecto de los insultos prenatales sobre algunos componen- tes

neuroquímicos en las ratas.

Insulto prenatal

Marcador Neuroquímico ú otro Estrés Desnutrición proteica

ACTH + + CRF + + Corticosterona + + Presión sanguínea + +

GC-Rs II (hipocampo) + + Sinaptofisina – – NCAM – – BDNF – – Calbinding D28K – – GFAP – – Neuronas productoras de NO + nr Receptores del GABA-A – –

Receptores de BZP + + Estrés oxidativo (ROS) + +

Hipocampo

Maduración neuronal – – Neurogénesis – –

Enfermedades cardiovasculares + +

Referirse al texto para la fuente de información. Aumento (+); disminución (–). No reportado (nr).

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Froylán Vargas-Martínez, et al Arch Neurocien (Mex) INNN, 2012

fundamental para la conectividad de los núcleos

Vol. 17 | No. 1 enero-marzo 2012 | 51

la neuro-hipófisis92,99.

cortisol producido por un aumento en la actividad de la

corticotropina (CRF) y de la adenocorticotropina (ACTH),

provocando que se instaure la hipertensión. La proteína

fibrilar ácidica glial (GFAP), la sinaptofisina (proteína in-

dispensable en la liberación de los neurotransmisores), el

factor neurotrófico del cerebro (BDNF), así como la

proteína de adhesión neuronal (NCAM), son disminuidas por

el insulto prenatal; ya sea por el estrés o por la des-

nutrición136-145. El estrés oxidativo es aumentado y la

neurogénesis y maduración neuronal son reducidas (sec-

ciones 4B y 4E)136-145. Este cuadro clínico es anunciador del

desarrollo de enfermedades cardiovasculares en la edad

juvenil y adulta14,16,55,56,128. Otro componente impor- tante en

el desarrollo posnatal es la D-aspartato, que es un regulador

de la neurogénesis, el insulto prenatal redu- ce la

neurogénesis en el adulto, tanto MLP como el estrés por

lo que es posible que la síntesis de D- aspartato este

reducida, así como la D-serina, la cual es un

neuromodulador de los núcleos SON y NPV142,146,147.

DISCUSIÓN GENERAL Y PERSPECTIVAS

Los individuos que sufren de enfermedades cardio-

vasculares generalmente presentan la característica de

pertenecer a la población que nacen con peso deficita- rio

debido al estrés intrauterino ó i.g.r (intrauterine growth

restricción), y perecen a edad temprana2,14,46. El mode-

Figura 2. Efectos del insulto prenatal (alimentación deficiente y estrés)

durante la gestación en la vida adulta de la rata. La hipertensión y deficiente

calidad de vida son características de los individuos que sufrieron de

insulto prenatal.

La malnutrición, el estrés y la violencia ejercen un

efecto negativo sobre el HPA que conduce al individuo

tanto a deficiencias cognitivas profundas como a la de- 13,21,81,85,109

lo experimental de programación fetal por nutrición presión e incluso al suicidio . Actualmente, no

deficiente además de alterar el eje HPA, también produce

desorden en los circuitos de los neurotransmisores a 5- HT,

NE, DA, ACh, GABA y BDNF (figura 2). El hipocampo, en

particular, sufre una reducción de la transmisión de

5-HT, BDNF, GABA, y ACh, lo cual disminuye las posibi- lidades plásticas de los circuitos hipocampales,

observandose una reducción en la expresión del factor de

trancripción CREB y un aumento del NF-

kB15,16,85,89,92,135,136,139,148-152. La figura 2 resume los

cambios neuroquímicos producidos por el insulto prena- tal.

Los niveles elevados de corticosterona, ya sea por una

presencia mayor de ACTH liberada de la adeno- hipófisis

o por un desajuste de la médula suprarenal, ejercen un

desbalance del metabolismo en general pro- vocando la

hipertensión y la activación silenciosa de los mecanismos

inflamatorios que conducen al individuo a desarrollar las

enfermedades cardiovascu-lares, neurológicas y

neurodegenerativas14,37,42,49,55,66,106. En la figura 2,también

se puede apreciar el circuito oxito- cinérgico cerebral que

se origina en el NPV comunicando a un gran número de

núcleos cerebrales, el cual ejerce un efecto anxiolítico

general central y vasorelajante pe- riférico86,96,118. La CCK, a

través de sus receptores tipo A, activa o modula la

liberación de oxitocina en un buen número de éstas

sinapsis, así como de la oxitocina de

obstante, el avance sociocultural, hay un gran interés por establecer nuevas terapias para aliviar a los individuos

que sufren maltrato y/o violencia, sobre todo mujeres,

niños e infantes3,13,17,21,106, lo cual interesa de manera

especial a los neurobiológos y a la psiquiatría biológica; por

lo cual, varios aspectos relacionados con los efec- tos

neuroprotectivos de oxitocina, angiotensina y del IGF-1

son presentados a continuación; en particular, los posibles

mecanismos sinápticos de circuitos neuronales implicados

en la activación de la transcripción genética neuronal y glial.

La oxitocina, los receptores a oxitocina postnatales y el

ANG II

Una activación prioritaria de la señalización de los

receptores Gq/11 oxitocinergicos y no los de la ANG-II, ya que

ambos neuropéptidos activan receptores Gq/11, es

saludable para un desarrollo postnatal normal del SNC de la

rata. Los receptores a oxitocina son abundantes y

estrategicamente localizados en áreas cerebrales

moduladoras de la conectividad del sistema límbico de

memoria, de afectividad y de respuesta al estrés o

emocionalidad6,76,88,89,92,148-157. Además la señalización de

oxitocina incluye la activación del sistema NOS-cGMP

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El eje HPA y el síndrome metabólico: la hipertensión es el factor central a corregir Arch Neurocien (Mex) INNN, 2012

52 | Vol. 17 | No. 1 enero-marzo 2012 |

neuronales y de la activación del CREB mediador de

trancripción del gene del factor neurotrófico cerebral

(BDNF) y de muchas proteínas de la sinapsis que son

fundamentales durante el desarrollo postnatal para los

procesos de aprendizaje y memoria. La ANG II adolece de

estas propiedades en la etapa postnatal de los huma- nos y

roedores, su función queda circunscrita al sistema de alerta

o de liberación de la cor ticotropina activando sinapsis

noradrenérgicas del NPV79,132,158-162; conducien- do a una

presión sanguínea elevada69,128, no obstante su papel

esencial en el desarrollo posnatal de los glomérulos

en el riñon103.

La actividad depolarizante de GABA en los prime- ros

diez días del nacimiento es muy impor tante ya que activa

directamente la liberación somatodendritica de oxitocina

del núcleo supraóptico163, lo que permite a la oxitocina

activar su papel en el desarrollo de la arbori- zación

dendrítica de las células magnocelulares y la

maduración de los astrocitos92,163-166. Esta actividad

depolarizante quizás se encuentra reducida en las ratas

neonatales programadas por MLP o estrés, provocando un

desarrollo postnatal deficiente del sistema

oxitocinérgico, tal y como se demostró en las ratas

SHR22,66,131,163; lo cual explica el efecto benéfico de la

administración de oxitocina en las dos primeras sema- nas

del nacimiento100-103,131.

El aumento en la incidencia de victimas por enfer-

medades coronarias primarias cardiacas de los individuos

diagnosticados i.g.r. refleja una programación primaria de la

disfunción cardíaca así como un aumento en los fac- tores

de riesgo cardiovasculares en la edad juvenil adulta167-

169. La oxitocina y sus receptores son expresa- dos en el

corazón neonatal de la rata y ejercen un efecto neurotrofico

impor tante en el desarrollo postnatal del sistema

circulatorio además de su papel liberador del péptido

atrial natriurético (ANP) un potente diurético, natriurético y

una hormona vasorelajante potente, y que tiene además

propiedades regulatorias del crecimiento celular96.

Actulamene se utiliza en terpéuticas biogénteicas

para curar la hipertensión (sección 4E, re.

270). Así, el sistema de oxitocina y sus receptores pos-

natales (expresados transitoriamente en regiones

telencefálicas, límbicas y del mesencéfalo) están íntima-

mente ligados en el desarrollo posnatal de los circuitos

neuronales del SNC y sus conectividades con el siste- ma

simpático cardiovascular, adrenal y renal; por lo cual la

administración de oxitocina durante las dos primeras

semanas postnatales ejerce un efecto positivo de recu-

peración del sistema simpático y metabólico cardiovas-

cular y renal de las ratas gestadas en MLP. Un efecto

similar se obser va cuando se reduce la actividad

angiotensinergica con captopril en kas ratas gestadas en

condiciones de MLP. Un efecto análogo se espera obser-

var si se favorece la prolongación de la actividad

oxitocinérgica administrando inhibidores de la enzima

inactivadora de la oxitocina167,170-174, al juzgar por la des-

aparición de la hiper tensión en ratas juveniles y

adultas100,103,128. Estos inhibidores de la oxitocinasa ya

están siendo utilizados en estudios preclínicos en curso con

resultados favorables168,173.

Los glucocor ticoides aumentan la síntesis del

angiotensinógeno en el cerebro175 y en los tejidos perifé-

ricos176,177, por lo que la programación de la hipertensión por

MLP, se explica por un incremento de los niveles de

glucocor ticoides8,47,66. El angiotensinogeno esta asocia- do

con la diferenciación y crecimiento celular del

mesencéfalo y la médula espinal de los ratones duran- te

su etapa fetal178,179. Asimismo el angiotensi-nogeno

aparece rápidamente durante los primeros días

posnatales en los astrocitos de los núcleos hipotalá-mi- cos

(SFO,NPV, SON, MPON, y Arc179; y el receptor AT1 aparece

también en algunos núcleos cerebrales del desarrollo

postnatal180,181. El angiotensinogeno es igual- mente un

efector positivo en la síntesis de serotonina,

5-HT, y un sobreactivador de las sinapsis noradrenérgicas

en presencia de elevados niveles de glucocor ticoides178 lo

que contribuye a las alteraciones fisiológicas y

conductuales observadas en las ratas adultas que sufrie- ron

insulto prenatal ya sea por MLP o por estrés15,140. La ACE es

también un modulador de la actividad dopaminérgica

en el cuerpo estriado de la rata (sección anterior). El

tratamiento oral con peridonpil, un inhibidor de esta

enzima, aumenta hasta tres veces el contenido y liberación

de dopamina en el cuerpo estriado de la rata182; de tal

forma que el tratamiento colateral con inhibidores de la

ACE debe ser útil para aliviar el trastorno por déficit

de atención con hiperactivi- dad63,105,106,181-187.

Es impor tante señalar la aparición transitoria

masiva de los receptores de oxitocina (OTR) es un com-

ponente muy impor tante de la etapa posnatal86,92,148,150,

165,166 ya que par ticipan activamente en la expresión

fenotípica de núcleos neuronales y su conectividad en

dónde se expresan, en particular en cíngulo, tálamo an-

terior, hipocampo, subiculum, cuerpo estriado, amígdala, y

sustancia gelatinosa del trigémino espinal, y que

conformaran los circuitos de respuesta al estrés y emo-

cional, dependientes de la OT tal como se puede apreciar en

el adulto, figura 275,76,92,99,148,150,188,189. De hecho es- tudios

genéticos han demostrado que los ratones que no expresan

OTR presentan deficiencias conductuales anó- malas (per

versas), y los ratones hembras deficientes en la expresión

de OT (OT-/-) muestran deficiencias en la liberación de

leche durante la lactación y en el recono- cimiento

social9,10,97,156,190.

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Froylán Vargas-Martínez, et al Arch Neurocien (Mex) INNN, 2012

Vol. 17 | No. 1 enero-marzo 2012 | 53

Efecto neuroprotector del IGF-1 en ratas hiper tensas

programadas in utero

El eje adipo-insular del IGFs es altamente sensi- ble

a la dieta nutricional134. La restricción del crecimiento

intrauterino por deficiencia nutricional en los humanos y en

los roedores esta asociada con una reducción en los

niveles circulantes de los IGFs191 los cuales son facto- res

esenciales para el desarrollo de órganos y tejidos durante

la gestación y maduración postnatal por medio de sus vìas

de señalización y de transactivación con otros

neurotransmisores154,169,191-195. De tal forma que la

exposición prenatal a GCs, productora de i.g.r., altera el

desarrollo de los mecanismos de señalización de la

transmisión sináptica noradrenérgica del corazón inclu-

yendo el desarrollo de la conectividad de iner vación

noradrenérgica cardíaca169; alterando el metabolismo

cardíaco, ya que modifican los niveles de los transpor-

tadores de glucosa-1 (GLUT-1), Akt/PKB, proteínas

desacopladotas específicas y el receptor nuclear

peroxisomal para la tiazolidinediones y ácidos grasos del

PPAR167,196. Además, los GCs en exceso aumentan la

calreticulina del corazón que es un factor determinante en

el malfuncionamiento cardíaco y muerte168.

Los receptores nucleares promiscuos incluyendo el

PPAR y el PPAR-, y los factores de transcripción como la

proteína de acople al elemento regulatorio del esterol

(SREP) están implicados en la sensibilidad a insulina y la

homeostasis del metabolismo de los lípidos, y es a través de

ellos que la soya, en la dieta, ejerce sus efectos sobre los

mecanismos metabolicos ya sean na- turales o

sulfatados196-198. PPAR- es impor tante, en par ticular

durante el desarrollo posnatal temprano par ticipando

en el abasto de energía196,197, ya que el PPAR- tiene

un papel esencial en la expresión de las enzimas del

transporte de electrones de la fosforilación oxidativa y de

las proteínas desacoplantes que suminis- tran calor a los

neonatales; asimismo, en la biogénesis mitocondrial196,198.

Es impor tante señalar que la MLP inter fiere con el

desarrollo de las células beta del páncreas, ya que reduce

el número de células beta, produciendo intolerancia a la

glucosa. El contenido pancreático de insulina se

correlaciona de manera inversa con los niveles de

corticosterona. Los desbalances periféricos ocasionados por

el exceso de glucocorticoides programan el fenotipo en

dirección de un tono cardiovascular elevado, reduci- da

sensibilidad a insulina y un aumento en la producción de

glucosa y tejido graso produciendo el cuadro clínico

general del SM, tabla 28,14,36,199,200.

Además, es posible que el IGF-1 ejerza sus efec-

tos metabólicos muy posiblemente a través de su

interacción de las vías de señalización de insulina con los

de la leptina152,154,201-204 las cuales son alteradas por la

programación fetal o por la nutrición hipercalórica posna-

tal2,3,30,73,134,193. El desbalance del eje adipoinsular

contribuye quizás al avance de la resistencia a la insulina y a

la diabetes adipogénica205,206. Las proteínas denomi- nadas

«substratos del receptor a insulina 1 y 2 o IRS-1, IRS-

2201,206,207, coordinan los efectos esenciales de la

insulina/IGF-1 en el metabolismo periférico y el funcio-

namiento de las células beta del páncreas205, ejerciendo un

efecto positivo en el metabolismo cognitivo del cere-

bro154,203,208,209. El IRS-1 y -2 son reducidos por MLP, así

como el contenido de IGF-1191,192,205-207 lo que contribu- ye

al establecimiento del SM en la edad adulta.

La reducción o alteración en la expresión de IRS-1 y sus

vías de señalización en adipocitos en respuesta a insulina

están asociadas con la resistencia a insulina y el pentágono

de la hiper tensión, hiperinsulinemia, dislipi- demia,

obesidad, y enfermedades cardiovasculares, que se

conocen como el síndrome X64 y que hoy forma parte del

cuadro clínico del SM (tabla 2)14,15,210. La resisten- cia a

insulina se acompaña a menudo de hiper tensión y de

obesidad producidas por la hiperin-sulinemia que indu- ce

alteraciones en la actividad del sistema ner vioso

simpático incrementando la presión sanguínea vía la con-

tracción vascular69,204,205. Dado que los agentes

sensibilizadores a la insulina se han demostrado que re-

ducen la presión sanguínea en pacientes obesos e

hipertensos154,197,205,211-213, es posible que la disminución de

la presión sistólica producida por el tratamiento con IGF-1

sea el resultado de una mejor sensibilidad a insulina y

mejor control glicemico, concomitante con la conocida

propiedad de IGF-1 de ejercer sus efectos

vasodilatadores194. Además, evidencias recientes mues-

tran que el sistema del IGF-1 interaccionan con el

sistema de la renina-angiotensina (RAS), reduciendo la

actividad angiotensinérgica a través de la modulación de la

expresión del RAS214,215.

Vicker, et al 134 realizaron observaciones valiosas para el

tratamiento de la hiper tensión por programación in útero

y nutrición hipercalórica posnatal, de gran impor- tancia

para aliviar la hipertensión y así tratar de corregir los

síntomas conductuales de impulsividad, irritabilidad, falta

de atención, agresividad y violencia3,17,63,185,186,198,214-218.

El control de la emocionalidad

Una manifestación característica de las ratas con SM

inducido por nutrición deficiente es un aumento en las

respuestas emocionales a condiciones o estímulos

estresantes8,16,219-222, semejantes a los efectos de la

desnutrición prenatal en humanos que se agrava por un

riesgo mayor para presentar enfermedades neurológicas

tales como TDAH, depresión, enfermedades neuro-

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degenerativas y esquizofrenia42,63,66,135,186,223-226.

Es posible que estos padecimientos sean rever ti-

dos (en modelos de roedores) por la aplicación de la

oxitocina y agentes neuroprotectivos, reduciendo los ni-

veles de ANG-II y promoviendo niveles normales del IGF-

1, BDNF, y NGF, lo cual se lograra, de ser necesa- rio,

haciendo uso suplementario de CCK-8 y/o leptina

durante períodos específicos del desarrollo postnatal,

desde el nacimiento hasta el inicio de la puber tad, P0-

P2873,92,103,131,226-228. Es necesario enfatizar que las ratas

neonatales insultadas prenatalmente (stress o MLP)

pueden incorporar estos neuropéptidos a través de la

leche materna o ser administrados vía nasal229,230. CCK y

leptina pueden ser coadministrados como agentes

neuroprotectores activadores del sistema oxitocinérgico y del

establecimiento del circuito de control del apetito, sa- ciedad y

respuesta al estrés (estudios en curso). De esta forma se

asegura que el restablecimiento de la presión sanguínea se

acompaña igualmente de un funcionamiento optimo de los

mecanismos cognitivos, tales como memo- ria espacial visual,

la habilidad para resolver la prueba del laberinto de agua de

Morris (water maze test), el condi- cionamiento

operacional, y en general, restablecer los procesos

cognitivos de vigilancia, de atención y de alerta, disminuidas

por la malnutrición prenatal y el estrés (tabla

3)16,47,89,92,135,143,154,223,231-233.

Otros factores muy importantes a corregir en los mo-

delos de SM por nutrición deficiente en proteínas son: 1. La

transmisión serotoninérgica aumentada, debido al funcio-

namiento deficiente del eje HPA, los niveles elevados de cor

ticosterona promueven la sobre-expresión de las

enzimas limitantes de la síntesis de serotonina, provocan-

do una anormalidad marcada del compor tamiento

mamíferos incluyendo los humanos, son de gran impor-

tancia en el control de la emocionalidad. La proteína Per2

del control circadiano, por ejemplo, modula los me-

canismos responsables de que la estimulación sensorial y

emocional ejerzan sus efectos en la memoria hipocam-

pal70. Los núcleos basolateral y central de la amígdala, así

como el giro dentado del hipocampo, están implica- dos en

esta regulación; la expresión de Per2 en estos núcleos

límbicos muestra ritmos diurnos opuestos70. La activación

de receptores de la colecistocinina estan im- plicados en la

expresión de Per2, así como la enzima marcapaso de la

biosíntesis de colesterol y el sistema de activación del

plasminógeno, responsable de la acti- vación del

BDNF92,138,242-245. El colesterol es fundamental durante la

ontogénesis y desarrollo posnatal para la pro- liferación

neuronal, sinaptogénesis, arborización dendrítica, y el

desarrollo de la glía y mielinización66,166,242; además de

proveer de colesterol para la biosíntesis de testosterona, pr

ogesterona, glucocor ticoides, y neuroesteroi-

des66,163,236,246-248.

Dado que la restricción protéica durante la gesta- ción altera todos estos procesos es posible que la

transmisión CCKergica este, asimismo, alterada en las

ratas nacidas bajo condiciones de MLP, lo cual abre po-

sibilidades muy interesantes de investigar13,63,70,73,242,249.

Asimismo, los genes regulados por la CCK inducen la

transcripción de factores de trancripción y proteínas de

señalización que regulan la activación de ERK, JNK,

p38MAPK, y la regulación de varias fosfatasas claves en la

señalización155,165,242,250. La colecistocinina juega un papel

muy importante en la etapa postnatal del lactante en el

establecimiento del sistema sensorial gastrointes- tinal y la

activación de los circuitos oxitocinérgicos 92,99,172,174,250-253

emocional, incluyendo la agresividad, ya que muy probable- hipotálamicos ; y quizás en sus conexio-

82,83,92

mente la acción anxiolítica de la serotonina, modulada por nes con la médula espinal . Activadores de la

la oxitocina se encuentra deficiente105,106,159,218,234-236; 2. La

programación fetal por MLP disminuye, igualmente, el

contenido de la dopamina en la corteza prefrontal que es el

área telencefálica que modula las respuestas simpáticas de la

amígdala ya sea en situaciones de estrés físico o

psicológico de los roedores79,135,237-239; 3. Un aumento de los

receptores adrenérgicos 2-alfa-C en la corteza cere- bral

asociados a un déficit en la potenciación sináptica de

larga duración en la neocor teza y un bloqueo de la

memoria visuoespacial231; 4. La gestación en condi-

ciones de MLP produce cambios marcados en el

comportamiento de los roedores incluyendo alteraciones del

control circadiano, el sistema reloj del núcleo

supraquiasmático (SCN) en el hipotálamo68,70,240, la

desregulación de este sistema conduce a compor ta-

mientos semejantes a la manía241.

Los ritmos circadianos son impor tantes al deter-

minar los ciclos de descanso y alimentación de los

acción de CCK y oxitocina serán de gran utilidad en el estudio de estos mecanismos sensoriales posnatales

durante el período de lactancia y juvenil108,170,172,185,254-257. De

hecho se conoce que la CCK ejerce efectos neuro-

protectivos impor tantes incrementando los niveles del

factor de crecimiento ner vioso (NGF) y en le restable-

ciendo de las neuronas colinérgicas cuando hay lesiones de

las fibras de la fimbria-fornix del hipocampo y del

septum92,226-228.

Adicionalmente, se descubrió que las ratas que sufrieron un defecto congénito en la expresión del recep- tor

del tipo-A de CCK (CCK-A), y que no presentan ninguna

anomalía en los receptores CCK-B, son un mo- delo animal

de diabetes mellitus tipo 2 y de obesidad258, lo cual apoya el

papel de la CCK gastrointestinal en el establecimiento

de la red neuronal gastrointestinal del vago y su

conectividad al sistema límbico, mesencéfalo y médula espinal

en las etapas tempranas neonatales de la

rata63,82,92,137,155,189,249,257-259.

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Estas evidencias ponen de relieve la impor tancia de

la CCK y su relación directa con la oxitocina en el

desarrollo postnatal de la rata. La terapéutica neuro-

protectiva con estos neuropéptidos y agentes que

prolongan su acción será decisiva en la recuperación de las

ratas neonatales que sufrieron programación prena- tal,

incluyendo desnutrición. Estrés, anoxia parcial e

ingestión de cannabis8,27,29,92,100,103,139,145,169,260-263.

Neuroprotección por inhibición de la 11-ßHSD-1

La programación de hiper tensión por restricción

protéica maternal se debe al aumento en los niveles de

cor ticosterona en roedores durante la etapa fe-

tal16,47,100,103,125,131, así como en la vida posnatal

juvenil66,100, la cual puede ser inducido también, por ad-

ministración de dexametasona, un agonista de los

receptores de glucocor ticoides, a la rata madre, duran- te

la tercera semana de la gestación127. Metirapona, un

inhibidor de la enzima 11-ßHSD-1, activador de la cor-

ticosterona, bloquea la programación de la hiper tensión si

se le administra a la rata gestante, concomitan- temente

con la dieta deficiente en proteínas126, lo cual demuestra

una vez más que la programación se debe a una reducción

importante en los niveles de la enzima 11- ßHSD2,

inactivadora de la corticosterona o del cortisol en

humanos8,47,60,103.

La restricción protéica induce hipometilación de los

genes que codifican para los receptores de glucocorti- coides

(GRs), y del PPAR- (seccion B); lo cual aumenta la

expresión de los mensajeros del RNA de éstos dos genes

de una forma abrupta264. La metilación del gene del

receptor PPAR del peroxisoma no es afectado. La adición

de folato a la dieta maternal no produce efectos en las

ratas controles, sin embargo, las ratas gestadas con dieta

baja en proteínas no presentan síntoma algu- no de

hipertensión, en tanto que la hipometilación de los GRs y del

PPAR- desaparece. Estas observaciones son muy

importantes ya que demuestran que la dieta materna

deficiente en proteína durante la etapa fetal produce

metabolismo cognitivo del cerebro (figura 2)34,47,66,154.

Neuroprotección por enriquecimiento ambiental

La exposición de los roedores a paradigmas

novedosos durante la etapa de lactancia favorecen el de-

sarrollo neural de los animales, lo cual se observa como un

mejor desempeño del desarrollo social, cognitivo, y

neuroendocrino266. Estos paradigmas resultaran benéfi-

cos para mejorar la reprogramación del funcionamiento

del eje HPA de los roedores expuestos a factores

estresantes durante su gestación o durante su vida

postnatal temprana7,8,19,20,84,267; lo cual enriquece las po-

sibilidades terapéuticas, y así disminuir la población de

adultos enfermos, agresivos e ineficientes en su vida

social y emocional, favoreciendo la expresión y funciona-

miento de moduladores del calcio citoplasmático libre y de

los receptores a calcio en etapas criticas del desa- rrollo

posnatal (sección 4)18,74,89,121,158,172,217,226,256,268. Estos

procedimientos neuroprotectivos aunados a tera- péuticas

biogenéticas32,57,92,100,103,193,265,269,270,27 4 y nuevos

fármacos neuroprotectivo66,98,116,183,210,213 para corregir las

modificaciones epigenéticas que originan la aparición de

padecimientos del SM será determinante en la clínica

experimental para tratar y reducir el cuadro clí- nico del SM

agravado por la contaminación ambiental y el uso y abuso

de sustancias tóxicas44,45,271-274.

Los factores sociales y ambientales producen,

también, modificaciones epigenéticas a nivel de la se-

cuencia de los nucleótidos del ADN que producen

mensajeros del RNA codificando para receptores,

enzimas y proteínas polimórficas modificadas en uno o

varios aminoácidos que modifican su actividad biológica

reduciendo o bloqueando, en general, su función fisioló-

gica; tal es el caso, por ejemplo, del polimorfismo de los

receptores de oxitocina, del transportador de serotonina y

del BDNF1,92,119,245,270,275-280. Nuevas terapéuticas están en

estudio para aliviar los padecimientos que pro- ducen

estos polimorfismos incluyendo la posibilidad de utilizar

estos neuropéptidos y hormonas peptídicas

neuroprotectivas en la etapa temprana del desarrollo 100,103,170,172,224,260

cambios epigenéticos a nivel de la metilación del DNA posnatal , para asegurar la salud, la vida,

y en par ticular de los GRs y PPAR- que ejercen un pa- pel

preponderante en la etapa ontogénica del roedor dando

como resultado una programación fetal de la

hipertensión en la vida adulta y que es el inicio de otros

problemas metabólicos que aparecerán luego de la etapa

lactante, es decir la hipertensión, resistencia a insulina,

dislipidemia, hiperglicemia,8,47,126,196-198,265 en el metabo-

lismo periférico y el funcionamiento de las células beta del

páncreas192,195,205 ejerciendo un efecto negativo en el

y la productividad en el trabajo281-285.

CONCLUSIONES

La hiper tensión es; por lo tanto, un factor prima- rio

importante a controlar de todos los casos clínicos de i.g.r. La

normalización de la presión sanguínea disminuirá y quizás

corregirá el SM, si se trata durante el período temprano de

desarrollo posnatal. Estudios más comple- tos se están

realizando para hacer posible la aplicación

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El eje HPA y el síndrome metabólico: la hipertensión es el factor central a corregir Arch Neurocien (Mex) INNN, 2012

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1, y ANG II, en la clínica pediátrica a fin de disminuir efectos

del estrés intrauterino por exceso de glucocor- ticoides

durante la gestación, que es el inductor de SM con muer te

prematura. La aplicación de compuestos naturales

biológicamente sintetizados por el organismo ha

multiplicado las posibilidades terapéuticas posibles de

alivio y salud de los infantes y niños, tal es el caso, por

ejemplo, de las vitaminas, micronutrientes zinc y hie- rro. La

oxitocina beneficiara seguramente en la salud y seguridad

de los niños y adolescentes.

AGRADECIMIENTOS

A la profesora Shelley E. Taylor del Depto. de Psi-

quiatría de la UCLA por su gentil permiso para modificar la

figura 1 de la referencia 1.

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