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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE EDUCACIÓNESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE EDUCACIÓN FÍSICA

LIPIDOS CEREBRALES Y SU IMPORTANCIA EN EL IMPULSO NERVIOSO

Introducción

Para muchos las grasas en el organismo constituyen un tejido abominable, del que hay que desprenderse, aunque sea por liposucción, o incluso cosiendo el estómago para disminuir su absorción. Aparentemente son muy nocivas: incrementan el peso, deforman la silueta y nos predisponen a graves enfermedades que amenazan nuestra salud. Sin embargo, a pesar de nuestro desprecio, ellas fielmente desempeñan roles indispensables:

Constituyen la principal reserva energética para las necesidades de nuestro organismo, organizando sus células en tejidos (adipositos).

Rodean y protegen diversos órganos.

Mediante hormonas (leptina) desarrollan funciones regulatorias.

Estructuran las membranas de todas las células del organismo, desarrollando desde allí un riguroso control del metabolismo de cada una de ellas.

Pocos se imaginan que el cerebro es el órgano del cuerpo que más necesita de grasas para su funcionamiento. Ellas constituyen el 60% de su peso seco. Forman las estructuras de todas las membranas de las células cerebrales, regulando lo que entra y lo que sale, y además envuelven cada una de las fibras nerviosas, aislándolas mediante capas de mielina, sustancia constituida por proteínas y lípidos, que envuelve y protege todo el cableado cerebral. Sin las grasas no es posible concebir el funcionamiento del cerebro, ni tampoco la función reguladora que este ejerce sobre todos los órganos y tejidos.

Grasas o Lípidos

Lo que denominamos "grasas" es un grupo heterogéneo de estructuras químicas orgánicas, cuya característica común es que son insolubles en agua, aunque si lo son en disolventes orgánicos, como cloroformo, éter, alcohol, benzeno, acetona, etc.

El tipo principal de grasas que consumimos con nuestros alimentos, son los llamados "triglicéridos”`, que si están en estado sólido, se llaman grasas (mantequilla, manteca etc), y si están en estado líquido se llaman aceites. Desde el punto de vista de su estructura química, están compuestos por una molécula de glicerol, que es un alcohol con una cadena de tres carbones, a cada uno de los cuales se une un “ácido graso". Los ácidos grasos son a su vez estructuras lineales de carbonos, que contienen hidrógeno y oxígeno y que se caracterizan por presentar una función química ácida (de allí su nombre), debido a que en el extremo de la molécula llevan un grupo “carboxílico” (COOH). Los ácidos grasos son muchos, siendo sus cadenas de diversas longitudes de acuerdo a los grupos carbono e hidrógeno que las forman y a la saturación de sus eslabones correspondientes.


A. Funciones de las grasas

Su principal función es aportar calorías mediante el proceso de su oxidación a nivel celular. Todos los tejidos, con la excepción del cerebro, utilizan esta fuente de energía. En realidad los triglicéridos son una forma de almacenamiento de los ácidos grasos que son los que en definitiva sufren la oxidación cuando el organismo lo requiere. Con su estructura también cumplen funciones físicas de protección mecánica y térmica en diferentes órganos.

Las grasas tienen un alto valor calórico, ya que proporcionan 9 kilo-calorías por cada gramo de grasa, y en una dieta común, aportan aproximadamente el 40% de las calorías. La capacidad de almacenamiento energético de las grasas es muy grande, muy superior a la de los hidratos de carbono.

Tanto o más importante que la función calórica de las grasas, es la función estructural que desarrolla en todas y cada una de las células. El organismo está formado por células, y estas necesitan un continuo proceso de intercambio de nutrientes y de comunicación química con el exterior. Es por ello que cada célula está rodeada por una membrana que regula este intercambio de substancias en ambos sentidos, además de permitir una continua comunicación con el medio externo y el resto de las células. Estas membranas están constituidas por una "doble capa lipídica" que establece la separación entre el interior de la célula (medio intracelutar) y el exterior de ésta (medio extracelular).

Otra función de las grasas es el transporte de vitaminas solubles en grasas, como es el caso de la vitamina A, la vitamina D, vitamina E y vitamina K.


B. Los ácidos grasos y el cerebro

Se conocen 70 tipos de ácidos grasos diferentes. Difieren entre sí por la longitud de su cadena y también por el grado de saturación de los carbones que los forman. La mayor parte de ellos los puede sintetizar el propio organismo, a partir de carbono, hidrógeno y oxígeno. Sin embargo hay dos ácidos grasos que son indispensables, que no pueden ser sintetizados por el organismo, y que necesitan ser aportados en la dieta. Ellos son:

el ácido linoléico (de la familia omega-6).

el ácido linolénico (de la familia omega-3).

Su carencia produce alteraciones metabólicas, que se traducen en enfermedades.

En realidad no son estos los ácidos grasos indispensables, sino otros derivados de ellos: el ácido araquidónico (AA) derivado del linoleico y el docosahexaenoico (DHA), derivado del linolénico. Ellos tienen importantes funciones metabólicas, ya que integrando los fosfolípidos, constituyen la capa bilipídica de la pared celular. Por los niveles de insaturación de estos ácidos grasos, se logra una gran fluidez de estas membranas. Con ello las proteínas insertas en las membranas pueden tener la movilidad que requieren para sus funciones, tanto en la superficie de ellas como en el interior de las mismas: actuar como receptores de membrana, operar canales iónicos, ser receptores catalíticos, inducen el desarrollo de estructuras formadoras de vesículas etc.

En la formación de tejido nervioso y particularmente en el cerebro, la fluidez de las membranas adquiere una gran importancia, dada la complejidad de este tejido. Las etapas más críticas de la formación de la estructura del encéfalo, ocurren durante el último trimestre del embarazo, extendiéndose hasta los dos años después del nacimiento. Este proceso morfogénico que se inicia en la cresta neural, se caracteriza por sucesivas etapas de:

Neurogénesis

Migración neuronal

Apoptosis selectiva

Formación de sinapsis

Mielinización,

Etapas que en forma relativamente secuencial van estructurando el tejido cerebral. Estos procesos celulares requieren a su vez de la participación activa de las células gliales, particularmente de los astrocitos, quienes proveen a las neuronas de los metabolitos y del soporte físico que requiere su movilización dentro del encéfalo.


Toda la morfogénesis necesita de un extraordinario aporte de ácido araquidónico (AA) y decosahexaenoico (DHA). Estos ácidos grasos se concentran particularmente en los conos de crecimiento axonal y en las vesículas sinápticas por lo cual tienen gran relevancia en la formación del impulso eléctrico y en la movilización de las vesículas que contienen los neurotransmisores.

Como ya hemos señalado, el cerebro es un tejido principalmente lipídico, ya que un 60% de su peso seco esta constituido por lípidos. Ello no es raro, dado que este órgano posee una muy alta densidad celular, superior a todos los demás órganos. Se estima que el cerebro posee alrededor de 100 mil millones de células, mientras el hígado tendría 100 millones de células. Cada una necesita una estructura de membranas y organelos constituidas por lípidos, y cada una tiene miles de conexiones que necesitan de las vainas de mielina, de la que forma parte el lípido esfingocina, para su aislamiento.

Del total de los lipidos cerebrales, el 40% son ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga, y de estos el 10% es ácido araquidónico y un 15%, ácido docosahexaenoico.

C. Lípidos y el Cerebro

El cerebro durante su etapa de desarrollo tiene condiciones muy especiales. Desde luego es el único órgano que en el momento de nacer ya ha alcanzado el número total de células que necesitará para su desarrollo posterior. Durante el periodo de crecimiento rápido en la etapa fetal, sus células se están multiplicando con una enorme rapidez, a raíz de 250.000 por minuto. En el momento de nacer, este órgano pesa 36 gramos, pero de allí en adelante crece a gran rapidez, alcanzando los 900 gramos a los 14 meses de edad, lo que corresponde al 80% de su peso definitivo. Ello es diferente al hígado, que a igual edad sólo llega a pesar el 25% de su peso definitivo.

Este crecimiento se debe fundamentalmente al incremento del tamaño celular y al proceso de cableado y crecimiento de las interconexiones que se van estableciendo. Ambos procesos requieren de un significativo aporte de ácidos grasos poliinsaturados y específicamente de AA y DHA.

Durante la etapa de gestación, e incluso después del nacimiento, el aporte lo realiza exclusivamente la madre, a través de la placenta, y más tarde por la leche materna en la etapa de post-parto. Pero aún cuando el feto reciba los ácidos grasos esenciales (linoleico y linolénico), tienen una limitada capacidad de saturar y alongar estos precursores para llegar a producir AA y DHA. Esta capacidad se alcanza sólo después de los cuatro meses de edad. Pero si la madre recibe una alimentación con un aporte adecuado de ácidos grasos poliinsaturados, con una relación también adecuada de omega-6, versus omega-3, podrá satisfacer la necesidad del crecimiento fetal y las necesidades del desarrollo cerebral y visual. Más tarde, a través de la leche materna, podrá entregar lo que el lactante requiere durante los primeros períodos de la vida.


D. Aporte de AA y DHA

Nutricionalmente, el ácido linoleico (Omega-6) es mucho más abundante que el ácido linolenico (Omega-3), por lo que el riesgo de déficit de DHA es mayor que el del déficit de AA. El organismo humano, ni ninguna otra especie animal, pueden sintetizar los ácidos grasos de la familia Omega-6, ni los de la familia Omega-3. En cambio los vegetales, si pueden sintetizar los de la familia Omega-6 y algunos de ellos (especialmente las algas marinas microscópicas), pueden también sintetizar la familia Omega-3. De este modo, todos los ácidos grasos, Omega-6 y Omega-3, provienen del reino vegetal, y si están en la constitución de los tejidos animales, es porque estos han consumido vegetales que los contienen y los han acumulado en sus tejidos. Los peces tampoco los pueden sintetizar, pero acumulan bastante Omega-6 y Omega-3, porque consumen el plancton marino que sí los producen.

El consumo de productos del mar, como pescados, mariscos y algas marinas constituyen la principal fuente de ácidos grasos de la familia Omega-3, que es el más escaso, por lo que estos alimentos son altamente recomendables para la madre embarazada. En su defecto se ha sugerido que durante el curso del embarazo se agregue el DHA en dosis de 300 mg/día. Con todo, la leche humana, a diferencia de la leche de vaca, contiene una pequeña cantidad de AA (0.5%) y de DHA (0.3%), lo que es suficiente para aportar tres veces el requerimiento del lactante. Ello es una razón más para recomendar la lactancia materna.

Del mismo modo, la dieta enriquecida en el lactante, con DHA y ácido araquidónico (AA), durante las primeras semanas de vida, incrementaron el cociente intelectual en forma significativa, en relación a los lactantes que recibieron una fórmula habitual.

En resumen, todas las evidencias experimentales parecen demostrar la importancia de las grasas en el desarrollo cerebral del niño y específicamente la necesidad de satisfacer los requerimientos de ácido araquidónico y decosahexaenoico para la adecuada estructuración de las paredes celulares.

E. Esfingolípidos

Aparte de su papel estructural como componentes de las membranas, los esfingolípidos regulan la dinámica de éstas y forman parte de los microdominios de membrana denominados balsas de membrana que tienen propiedades y funcionalidad propias.

Cada vez más, los esfingolípidos se están revelando como elementos clave en distintas cascadas de transducción de señales. Por otro lado, algunos esfingolípidos actúan como sitios de reconocimiento en la superficie celular; distintos esfingoglucolípidos de la cara externa de la membrana plasmática definen los principales grupos sanguíneos humanos.

Dependiendo del glucolípido, la cadena glucídica puede contener, en cualquier lugar, entre uno y siete monómeros de monosacárido. Al igual que la cabeza de fosfato de un fosfolípido, la cabeza de carbohidrato de un glucolípido es


hidrofílica, y las colas de ácidos grasos son hidrofóbicas. En disolución acuosa, los glucolípidos se comportan de manera similar a los fosfolípidos.

Cerebrósidos . Los cerebrósidos tienen un azúcar unido mediante enlace β-glucosídico al grupo hidroxilo de la ceramida; los que tienen galactosa se denominan galactocerebrósidos (como la frenosina) y se encuentran de manera característica en las membranas plasmáticas de células del tejido nervioso; los que contienen glucosa (glucocerebrósidos) se hallan en las membranas plasmáticas de células de tejidos no nerviosos.

Los cerebrósidos son constituyentes habituales de las membranas de animales y plantas. La galactosilceramida abunda en cerebro y en tejido nervioso, la glucosilceramida está en pequeñas cantidades en tejido no nervioso, fundamentalmente en la piel, y es el precursor biosintético de otros esfingoglucolípidos.

Globósidos . Los globósidos son glucoesfingolípidos con oligosacáridos neutros unidos a la ceramida.

Esfingomielin a. Esfingolípido más abundante en los tejidos animales; es un importante componente estructural de las membranas y, como su análogo dentro de los glicerofosfolípidos, la fosfatidilcolina, abunda en la cara externa de la membrana.

Gangliósidos . Son los esfingolípidos más complejos en virtud de contener cabezas polares muy grandes formadas por unidades de oligosacáridos cargadas negativamente ya que poseen una o más unidades de ácido N-acetilneuramínico oácido siálico. Los gangliósidos se diferencian de los anteriores por poseer este ácido. Están concentrados en gran cantidad en las células ganglionares del sistema nervioso central, especialmente en las terminaciones nerviosas. Los gangliósidos constituyen el 6% de los lípidos de membrana de la materia gris del cerebro humano y se hallan en menor cantidad en las membranas de la mayoría de los tejidos animales no nerviosos.

Componentes lipídicos

1. El colesterol es quizá el esteroide mejor conocido debido a su relación con la arteriosclerosis. Se encuentra ampliamente distribuido en todas las células del organismo, pero especialmente en las del tejido nervioso. Es el constituyente de mayor importancia en las membranas celulares y de las lipoproteínas plasmáticas. A menudo se encuentra combinado con ácidos grasos como ester de colesterico.

2. Los fosfolípidos son lípidos complejos, lípidos que contiene además de ácidos grasos y un alcohol, un residuo de ácido fosfórico, con frecuencia tiene bases nitrogenadas y otros sustituyentes.

Los fosfolípidos son los principales constituyentes lipidicos de la membranas. El ácido fosfatidico es muy importante como intermedio en la síntesis de triacilgliceroles y fosfolípidos. Los lípidos son transportados en el plasma como lipoproteínas y un grupo identificado como tal es el grupo de los fosfolípidos.


Tanto los fosfolípidos como la apolipoproteina C-III se requieren como cofactores para la actividad de la lipoproteína lipasa. La apolipoproteina C-II contiene un sitio específico de fijación de fosfolípido a través del cual se adhiere a la lipoproteína

3. Los glucolípidos, son lípidos complejos, líquidos que contienen un ácido graso, esfingosina y carbohidratos. Los glucolípidos están distribuidos ampliamente cada tejido del cuerpo, en particular en el tejido nervioso (como el cerebro). En especial se encuentran en la capa externa de la membrana plasmática donde forman parte de los carbohidratos de la superficie celular.

Los glucolípidos principales en tejidos animales son los glucoesfingolípidos; contienen ceramida y uno o más azucares. Los dos más sencillos son la galactosilceramida y glucosilceramida. La galactosilceramida es un glucoesfingolípido mayoritario del cerebro y otros tejidos nervioso.

IMPULSO NERVIOSO

Un impulso nervioso es la señal que pasa desde una neurona a la siguiente y por último a un órgano final, tal como un grupo de fibras musculares o nuevamente al sistema nervioso central.

POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO

La membrana celular de una neurona en reposo tiene un potencial eléctrico de -70 mV, esto significa que las cargas encontradas tanto dentro como fuera de la célula difieren en 70 mV. A esta diferencia se le conoce como potencial de membrana en reposo.

La neurona tiene una alta concentración de iones potasio (K+) en el interior y una alta concentración de iones sodio (Na+) en el exterior porque la bomba sodio-potasio desplaza activamente sodio fuera de la célula y potasio hacia dentro de la misma. Esta bomba desplaza tres Na+ fuera de la celula por cada dos K+ que introduce en la misma.

MIELINA

La mielina es la capa grasosa aislante que envuelve al axón de una neurona en forma de vaina y


separada por los nódulos de Ranvier. Es esencial para el funcionamiento normal del sistema nervioso. La mielina esta compuesta por:

80% de lípidos 20% de proteínas.

El lípido que constituye la mielina es un glucolípido llamado galactosilceramida.

La función principal de la mielina es la de incrementar la velocidad del impulso nervioso a lo largo del axón.

Otra función de la mielina es la de actuar como aislante electroquímico, lo que hace posible el transporte saltatorio del impulso nervioso.

Los impulsos nerviosos se mueven a lo largo un axón mielinado en forma no continua sino saltatoria.

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