Olfato_y_gusto - McGraw Hill Higher Education
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C A P Í T U L O 14 Olfato y gusto O B J E T I VO S Después de revisar este capítulo, el lector será capaz de: ■ Describir las características básicas de los elementos nerviosos en el epitelio y el bulbo olfatorios. ■ Describir la transferencia de señales en los receptores olfatorios. ■ Resumir la trayectoria mediante la cual los impulsos generados en el epitelio olfatorio alcanzan la corteza olfatoria. ■ Describir la ubicación y la composición celular de las papilas gustativas. ■ Enumerar los cinco receptores principales del gusto y los mecanismos de transferencia de las señales en estos receptores. ■ Resumir las trayectorias por medio de las cuales los impulsos generados en los receptores del gusto llegan a la corteza insular. INTRODUCCIÓN Por lo general, el olfato y el gusto se clasifican como sentidos viscerales por su vínculo tan estrecho con la función digestiva. Están relacionados desde el punto de vista fisiológico. Los sabores de numerosos alimentos son, en gran parte, una combinación de su gusto y olor. Por tanto, algunos alimentos saben “distintos” cuando la persona padece un resfriado que amortigua su sentido del olfato. Los receptores tanto del olfato como del gusto son quimiorreceptores estimulados por moléculas disueltas en el moco nasal y la saliva de la boca. Puesto que los estímulos tienen un origen externo, también se clasifican como exteroceptores. OLFATO y gruesa que se proyecta hacia la cavidad nasal, donde termina formando una perilla que contiene 10 a 20 cilios (fig. 14-2). Los cilios son prolongaciones no mielinizadas, las cuales miden 2 μm de longitud y 0.1 μm de diámetro y poseen receptores específicos para los distintos odorantes (receptores odorantes). Los axones de las neuronas olfatorias atraviesan la placa cribiforme del etmoides para penetrar a los bulbos olfatorios (fig. 14-1). Las células basales primordiales generan neuronas olfatorias nuevas conforme se requiere para sustituir a las que se dañan por el contacto con el ambiente. Este proceso de renovación olfatoria es regulado de manera escrupulosa y se ha demostrado que en estos casos existe una proteína morfógena ósea (BMP) que ejerce un efecto inhibidor. Las proteínas morfógenas óseas constituyen una gran familia de factores de crecimiento que fueron descritos originalmente como promotores del crecimiento óseo, pero que hoy se sabe actúan en la mayoría de los tejidos del organismo durante la embriogénesis, incluidos diversos tipos de células nerviosas. EPITELIO OLFATORIO Las neuronas olfatorias se ubican en una región especializada de la mucosa nasal de color amarillento conocida como epitelio olfatorio. En los perros y otros animales con un sentido del olfato muy fino (animales macrosmáticos), el área que abarca esta membrana es de mayor tamaño; en los animales microsmáticos, como los seres humanos, es pequeña. En el hombre ocupa un área de 5 cm2 en el techo de la cavidad nasal cerca del tabique (fig. 14-1). El epitelio olfatorio del ser humano contiene 10 a 20 millones de neuronas olfatorias bipolares intercaladas con células de sostén similares a la glía (sustentaculares) y las células basales primordiales. Se dice que el epitelio olfatorio es el lugar del cuerpo donde el sistema nervioso se encuentra más cerca del mundo externo. Cada neurona posee una dendrita corta 219 220 SECCIÓN III Neurofisiología central y periférica Bulbo olfatorio Bulbo olfatorio Placa cribiforme Epitelio olfatorio Neuronas olfatorias FIGURA 141 Neuronas olfatorias incrustadas en el epitelio olfatorio del nicho dorsal posterior de la cavidad nasal. Estas neuronas proyectan axones hacia el bulbo olfatorio del encéfalo, una estructura ovoide pequeña que yace sobre la placa cribiforme del hueso etmoides. (Tomada de Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM [editores]: Principles of Neural Science, 4th ed. McGraw-Hill, 2000.) BULBOS OLFATORIOS En los bulbos olfatorios, los axones de las neuronas olfatorias (primer par craneal) establecen contacto con las dendritas primarias de las células mitrales y la células “en penacho” (fig. 14-3) para Hacia el bulbo olfatorio formar unidades sinápticas anatómicas conocidas como glomérulos olfatorios. Las células “en penacho” son más pequeñas que las mitrales y sus axones son más delgados, pero ambas variedades envían axones hacia la corteza olfatoria y al parecer son similares desde el punto de vista funcional. Además de las Hacia la corteza olfatoria Gr Células basales Axón M Neurona olfatoria Dendrita PG T OG Célula de soporte CP Moco Cilio FIGURA 142 Estructura del epitelio olfatorio. Se conocen tres tipos de células: neuronas olfatorias, células de soporte y células primordiales basales en la base del epitelio. Cada neurona sensitiva posee una dendrita que se proyecta hacia la superficie epitelial. Cilios numerosos se prolongan hacia la capa mucosa que reviste la luz nasal. Un solo axón se proyecta de cada neurona hasta el bulbo olfatorio. Los odorantes se fijan a algunos receptores de los cilios y desencadenan una secuencia de fenómenos que propician la generación de potenciales de acción en el axón sensitivo. (Modificada de Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM [editores]: Principles of Neural Science, 4th ed. McGraw-Hill, 2000.) FIGURA 143 Circuitos nerviosos básicos en el bulbo olfatorio. Nótese que las células de los receptores olfatorios con un tipo de receptor odorante se proyectan hacia un glomérulo olfatorio (OG) y las células con receptores olfatorios con otro tipo de receptor proyectan hacia un glomérulo olfatorio distinto. CP, placa cribiforme; PG, célula periglomerular; M, célula mitral; T, célula “en penacho”; Gr, célula granular. (Modificada de Mori K, Nagao H, Yoshihara Y: The olfactory bulb: Coding and processing of odor molecular information. Science 1999;286:711.) CAPÍTULO 14 Olfato y gusto Célula mitral Célula mitral Vía olfatoria lateral Célula “en penacho” Bulbo olfatorio Órgano vomeronasal Bulbo olfatorio accesorio 221 Núcleo olfatorio anterior Tubérculo olfatorio Corteza piriforme Amígdala Corteza entorrinal Epitelio olfatorio Hipotálamo Bulbo olfatorio contralateral Hipocampo Tálamo Corteza orbitofrontal Corteza frontal FIGURA 144 Esquema de la vía olfatoria. La información se transmite desde el bulbo olfatorio a través de axones de las células mitrales y “en penacho” que establecen un relevo en la vía olfatoria lateral. Las células mitrales se proyectan a cinco regiones de la corteza olfatoria: núcleo olfatorio anterior, tubérculo olfatorio, corteza piriforme y áreas de la amígdala y la corteza entorrinal. Las células “en penacho” se proyectan hacia el núcleo olfatorio anterior y el tubérculo olfatorio; las células mitrales del bulbo olfatorio accesorio se proyectan únicamente hacia la amígdala. La distinción consciente de los olores depende de la neocorteza (cortezas orbitofrontal y frontal). Los aspectos emotivos del olfato se derivan de sus proyecciones límbicas (amígdala e hipotálamo). (Tomada de Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM [editores]: Principles of Neural Science, 4th ed. McGraw-Hill, 2000.) células mitrales y “en penacho”, el bulbo olfatorio contiene células periglomerulares, las cuales son neuronas inhibidoras que conectan un glomérulo con otro y, células granulares, que carecen de axones y establecen sinapsis recíprocas con las dendritas laterales de las células mitrales y “en penacho” (fig. 14-3). En estas sinapsis, estos dos tipos de células excitan la célula granular, con liberación de glutamato y, a su vez, la célula granular inhibe la célula mitral o “en penacho”, con descarga de ácido aminobutírico γ (GABA). CORTEZA OLFATORIA Los axones de las células mitrales y “en penacho” se dirigen hacia atrás a través de la estría olfatoria lateral, hasta terminar en las dendritas apicales de las células piramidales en cinco regiones de la corteza olfatoria: núcleo olfatorio anterior, tubérculo olfatorio, corteza piriforme, amígdala y corteza entorrinal (fig. 14-4). Desde estas regiones, la información viaja directamente hasta la corteza frontal, o bien, a través del tálamo hasta la corteza orbitofrontal. La distinción consciente de los olores depende de la trayectoria hasta la corteza orbitofrontal. Por lo general, la activación de esta última es mayor en el lado derecho que en el izquierdo y, por consiguiente, la representación cortical del olfato es asimétrica. Probablemente la trayectoria hacia la amígdala participa en las reacciones emocionales a los estímulos olfatorios, mientras que la trayectoria hasta la corteza entorrinal interviene en las memorias olfatorias. UMBRALES Y DIFERENCIACIÓN OLFATORIAS El epitelio olfatorio está cubierto por una capa delgada de moco, el cual es secretado por las células de soporte y las glándulas de Bowman, que yacen bajo del epitelio. El moco baña los receptores odorantes de los cilios y proporciona el ambiente tanto molecular como iónico adecuado para la detección de olores. CUADRO 141 Algunos umbrales olfatorios Sustancia mg/L de aire Éter etílico 5.83 Cloroformo 3.30 Piridina 0.03 Aceite de menta 0.02 Yodoformo 0.02 Ácido butírico 0.009 Propilmercaptano 0.006 Almizcle artificial 0.00004 Metilmercaptano 0.0000004 222 SECCIÓN III Neurofisiología central y periférica RECUADRO CLÍNICO 14-1 Odorante Adenilo ciclasa Receptor de odorante Anomalías en la detección de los olores La anosmia (incapacidad para oler), hiposmia o hipoestesia (menor sensibilidad del olfato) pueden ser consecutivas a una simple congestión nasal, o bien, quizá sean un signo de un trastorno más grave, como una lesión de los nervios olfatorios por fractura de la placa cribiforme; tumores, como neuroblastomas o meningiomas, o infecciones (como abscesos). También la enfermedad de Alzheimer lesiona los nervios olfatorios. Asimismo, el envejecimiento se acompaña de anomalías en el sentido del olfato. Más de 75% de las personas mayores de 80 años de edad padece de alguna deficiencia para identificar los olores. La hiperosmia (mayor sensibilidad olfatoria) es menos frecuente que la anosmia, si bien muchas embarazadas son muy sensibles a los olores. La disosmia (sentido del olfato distorsionado) es causada por diversos trastornos, como sinusitis, lesión parcial de los nervios olfatorios y mala higiene dental. Conducto de Na+/Ca2+ Proteínas G Odorante Ca2+ Receptor Adenilo de odorante ciclasa Na+ Conducto de Na+/Ca2+ cAMP ATP En el cuadro 14-1, se muestran los umbrales olfatorios de diversas sustancias, al ilustrar la gran sensibilidad de los receptores odorantes. Por ejemplo, el metilmercaptano, una de las sustancias que contiene el ajo, se detecta desde una concentración menor de 500 pg/L de aire. Además, la distinción olfatoria es extraordinaria; por ejemplo, el ser humano puede reconocer más de 10 000 olores distintos. Por otro lado, la habilidad para precisar las diferencias en la intensidad de un aroma es bastante mala. La concentración de una sustancia que produce un aroma se debe alterar cerca de 30% para poder detectar el cambio. Por el contrario, el umbral análogo para la diferenciación visual es un cambio menor de 1% en la intensidad de la luz. La dirección de la que proviene un olor se identifica por una diferencia mínima en el intervalo que tardan en llegar las moléculas odoríferas hasta ambas narinas. Por lo regular, las moléculas que producen olores son pequeñas y contienen tres a 20 átomos de carbono; las moléculas con el mismo número de átomos de carbono, pero con una configuración estructural distinta generan olores distintos. Las sustancias con olores intensos poseen un contenido relativamente alto de agua y son liposolubles. En el recuadro clínico 14-1, se describen algunas de las anomalías más frecuentes en la detección de olores. TRANSFERENCIA DE SEÑALES Últimamente el sistema olfatorio ha sido motivo de gran interés por el enigma biológico representado por el hecho de que un órgano de los sentidos tan sencillo como el epitelio olfatorio y su representación cerebral, la cual al parecer carece de un alto grado de complejidad, regule la distinción de más de 10 000 olores distintos. Parte de la respuesta a esta interrogante es que existen numerosos receptores odorantes. Los genes codificadores de alrededor de 1 000 tipos distintos de receptores odorantes forman la familia de genes más grande descrita hasta hoy en mamíferos (mayor que las familias de genes de receptores de inmunoglobulinas y células T combinadas). La secuencia de aminoácidos de los receptores odorantes difiere, cAMP FIGURA 145 Transferencia de las señales en un receptor de odorantes. Los receptores olfatorios son receptores enlazados a una proteína G que se disocian al unirse con el odorante. La subunidad α de las proteínas G activa la adenilo ciclasa para que catalice la producción de monofosfato de adenosina cíclico (cAMP). Este último actúa como segundo mensajero para abrir los conductos de cationes. La difusión de iones sodio y calcio (Na+ y Ca2+) hacia el interior provoca despolarización. (Tomada de Fox SI: Human Physiology. McGraw-Hill, 2008.) pero todos los receptores odorantes se enlazan a proteínas G heterotriméricas. Cuando una molécula aromática se enlaza con su receptor, las subunidades de proteína G (α, β, γ) se disocian (fig. 14-5). La subunidad α activa la adenilo ciclasa para que catalice la producción de monofosfato de adenosina cíclico (cAMP), que actúa como segundo mensajero para abrir los conductos de cationes, lo cual genera una corriente hacia el interior dirigida por iones calcio (Ca2+). De esta manera, se origina el potencial regulado de los receptores, que produce un potencial de acción en el nervio olfatorio. La segunda parte de la respuesta a la cuestión de cómo es posible detectar 10 000 olores distintos, yace en la organización del sistema nervioso en la vía olfatoria. Si bien se conocen millones de neuronas olfatorias, cada una expresa sólo uno de los 1 000 receptores odorantes. Cada neurona se proyecta hacia uno o dos glomérulos (fig. 14-3). De esta manera, se forma un mapa bidimensional definido en el bulbo olfatorio que es exclusivo para ese odorante. Las células mitrales con sus glomérulos se proyectan hacia distintas regiones de la corteza olfatoria. Los glomérulos olfatorios tienen inhibición lateral regulada por las células periglomerulares y granulares. Este fenómeno agudiza y concentra las señales olfatorias. Además, el potencial del campo extracelular en cada glomérulo varía y las células granulares al parecer regulan la frecuencia de esta variación. Se desconoce la función exacta de dicha variación, pero quizá también ayuda a concentrar las señales olfatorias que llegan a la corteza. CAPÍTULO 14 Olfato y gusto PROTEÍNAS FIJADORAS DE ODORANTES A diferencia del umbral tan reducido que posee el epitelio olfatorio íntegro para los estímulos olfatorios, los receptores olfatorios aislados sujetos a pinzamiento zonal, poseen un umbral relativamente alto y una latencia prolongada. Además, las moléculas lipófilas que producen olores deben atravesar el moco nasal hidrófilo para llegar a los receptores. Estos hechos han provocado la creencia de que el moco olfatorio contiene una o más proteínas fijadoras de odorantes (OBP), las cuales concentran los odorantes y los transfieren a los receptores. Ya ha sido posible aislar una proteína fijadora de odorantes de 18 kDa, la cual es exclusiva de la cavidad nasal y probablemente hay otras proteínas similares. La proteína posee una homología considerable con otras proteínas del organismo que son acarreadoras de moléculas lipófilas pequeñas. Al parecer existe una proteína fijadora similar vinculada con el gusto. 223 prende la contracción de la porción inferior de las narinas sobre el tabique, con desviación de la corriente de aire hacia arriba. El olfateo es un semirreflejo, el cual suele ocurrir cuando llama la atención un olor nuevo. PARTICIPACIÓN DE LAS FIBRAS DE DOLOR EN LA NARIZ El epitelio olfatorio posee numerosas terminaciones nerviosas de fibras nociceptivas del trigémino. Aquéllas son estimuladas por sustancias irritantes y generan el “olor” característico de algunas sustancias, como menta, mentol y cloro. Cuando estas terminaciones se activan por algún irritante nasal también aparecen estornudos, lagrimeo, inhibición respiratoria y otros reflejos. ADAPTACIÓN ÓRGANO VOMERONASAL En roedores y otros mamíferos, la cavidad nasal contiene un epitelio olfatorio con forma de placa ubicado a lo largo del tabique nasal en forma de órgano vomeronasal bien desarrollado. Esta estructura participa en la percepción de los olores que actúan como feromonas. Las neuronas sensitivas vomeronasales se proyectan hacia el bulbo olfatorio accesorio y desde allí, principalmente hacia las áreas de la amígdala y el hipotálamo, los cuales intervienen en la reproducción y la ingestión. La aportación vomeronasal repercute de modo considerable en estas funciones. Un ejemplo es el bloqueo de los embarazos en los ratones; las feromonas de un macho de una cepa distinta impiden el embarazo cuando las hembras se cruzan con ese macho, pero si lo hacen con un ratón de la misma cepa, la gestación no se impide. El órgano vomeronasal posee alrededor de 100 receptores odorantes G fijados a proteínas cuya estructura difiere de la del resto del epitelio olfatorio. En el ser humano este órgano no se ha desarrollado en su totalidad, pero existe un área distinta desde el punto de vista anatómico y bioquímico de epitelio olfatorio en los dos tercios anteriores del tabique nasal y que al parecer es una estructura homóloga. En el ser humano, se ha demostrado la producción de feromonas y además existe una relación estrecha entre el olfato y la función sexual. La publicidad de los perfumes es prueba de este fenómeno. Se dice que el sentido del olfato es más agudo en la mujer en comparación con el varón y que en ella aquél se agudiza durante la ovulación. El olfato y, en menor grado, el gusto, despiertan memorias de largo plazo, hecho observado por novelistas y registrado por psicólogos experimentales. OLFATEO La región de la cavidad nasal que contiene los receptores olfatorios se encuentra muy mal ventilada en el ser humano. Con cada ciclo respiratorio, normalmente la mayor parte del aire circula de manera uniforme en los cornetes, si bien hay remolinos que pasan aire sobre el epitelio olfatorio; quizás estos remolinos se forman por convección cuando el aire frío choca con las superficies mucosas tibias. En esta región, la cantidad de aire que llega aumenta de manera considerable al olfatear, acción que com- Se sabe que cuando una persona se expone a un olor, aunque sea muy desagradable, su percepción disminuye con el tiempo y finalmente desaparece. Este fenómeno, en ocasiones benéfico, es consecutivo a la adaptación más o menos rápida, o desensibilización, que ocurre en el sistema olfatorio. Esto es gobernado por iones calcio a través de la calmodulina sobre los conductos de iones regulados por nucleótidos cíclicos (CNG). Cuando una subunidad CNG A4 es desactivada, la adaptación es más lenta. GUSTO PAPILAS GUSTATIVAS El sentido especializado del gusto consta de aproximadamente 10 000 papilas gustativas, las cuales son cuerpos ovoides de 50 a 70 μm. Cada papila gustativa posee cuatro tipos distintos de células: basales, oscuras, claras e intermedias (fig. 14-6). Los últimos tres tipos de células se conocen como células gustativas tipos I, II y III. Éstas son las neuronas sensitivas que responden a los estímulos gustativos o estimulantes del gusto. Probablemente estos tres tipos de células corresponden a distintas etapas de diferenciación de las células gustativas embrionarias, donde las células claras son las más maduras. Por otro lado, quizá los tipos celulares representan linajes celulares distintos. Los extremos apicales de las células gustativas tienen microvellosidades proyectadas hacia el poro gustativo, el cual es un orificio ubicado en la superficie dorsal de la lengua donde las células gustativas tienen contacto con el contenido bucal. Cada papila gustativa es inervada por 50 fibras nerviosas y, a su vez, cada fibra nerviosa recibe información de un promedio de cinco papilas gustativas. Las células basales se originan a partir de las células epiteliales que rodean a la papila gustativa. Se diferencian al formar células gustativas nuevas y las viejas son sustituidas de manera continua en un promedio de 10 días. Cuando el nervio sensitivo se secciona, las papilas gustativas que inerva degeneran y finalmente desaparecen. En el ser humano, las papilas gustativas se ubican en la mucosa de la epiglotis, el paladar y la faringe, así como en las paredes de las papilas linguales (fig. 14-6). Las papilas fungiformes son estructuras redondas cuyo número es mayor cerca de la punta de la lengua; las papilas circunvaladas son estructuras grandes 224 SECCIÓN III Neurofisiología central y periférica Cuerda del tímpano (VII par) Nervio glosofaríngeo (IX par) Poro gustativo Saliva Circunvalada Célula epitelial A Glándula serosa Célula gustativa Foliada Célula basal Papila gustativa B Fungiforme Nervio aferente gustativo Hacia el ganglio sensitivo C FIGURA 146 Papilas gustativas ubicadas en las papilas de la lengua humana. A) Las papilas gustativas situadas en los dos tercios anteriores de la lengua son inervadas por la cuerda timpánica del nervio facial; aquéllas ubicadas en el tercio posterior de la lengua son inervadas por la rama lingual del nervio glosofaríngeo. B) Los tres principales tipos de papilas (circunvaladas, foliadas y fungiformes) se hallan en áreas específicas de la lengua. C) Las papilas gustativas constan de células primordiales basales y tres tipos de células del gusto (oscuras, claras e intermedias). Las células del gusto se extienden desde la base de la papila gustativa hasta el poro gustativo, donde las microvellosidades establecen contacto con los sabores que se disuelven en la saliva y el moco. (Modificada de Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM [editores]: Principles of Neural Science, 4th ed. McGraw-Hill, 2000.) dispuestas en forma de V en la parte posterior de la lengua; las papilas foliadas se ubican en el borde posterior de la lengua. Cada papila fungiforme posee hasta cinco papilas gustativas, principalmente en la parte superior de la papila, mientras cada papila circunvalada y foliada tiene hasta 100 papilas gustativas, principalmente a lo largo de los bordes papilares. VÍAS GUSTATIVAS Las fibras nerviosas sensitivas que provienen de las papilas gustativas ubicadas en los dos tercios anteriores de la lengua viajan en la cuerda del tímpano del nervio facial y las que provienen del tercio posterior de la lengua llegan al tallo cerebral a través del nervio glosofaríngeo (fig. 14-7). Las fibras de otras áreas fuera de la lengua (p. ej., faringe) llegan al tallo cerebral a través del nervio vago. A cada lado, las fibras mielinizadas, pero con una conducción relativamente lenta que transportan el gusto en estos tres nervios, se unen y forman el área gustativa del núcleo del haz solitario (NTS) en el bulbo raquídeo (fig. 14-7). Desde allí, los axones de las neuronas de segundo orden ascienden en el lemnisco medial ipsolateral y, en los primates, pasan directamente hasta el núcleo posteromedial ventral del tálamo. A partir de este último, los axones de las neuronas de tercer orden llegan a las neuronas del área anterior de la ínsula y el opérculo frontal en la corteza cerebral ipsolateral. Esta región se ubica en posición rostral al área de la cara de la circunvolución poscentral, la cual quizás es la zona que gobierna la percepción consciente del gusto y la diferenciación del mismo. SABORES BÁSICOS El ser humano conoce cinco sabores básicos: dulce, amargo, ácido, salado y umami. En el pasado, se pensaba que en la superficie de la lengua existían áreas especiales para los primeros cuatro sabores, pero hoy se sabe que todos se perciben en toda la lengua y las estructuras adyacentes. Los nervios aferentes que se dirigen hacia el núcleo del haz solitario poseen fibras de todos los receptores del gusto, sin que un tipo se ubique en un sitio específico. El quinto sabor, umami, se agregó recientemente a los cuatro sabores clásicos. En realidad, este sabor se conoce desde hace más de 100 años y una vez se estableció la identificación de su receptor. Dicho sabor es desencadenado por el glutamato, especialmente por el glutamato monosódico (MSG), el cual se utiliza de manera extensa en la cocina asiática. Este sabor es agradable y dulce, pero difiere del sabor dulce tradicional. RECEPTORES Y TRANSFERENCIA DEL GUSTO En la figura 14-8, se muestran los receptores del gusto. El sabor salado es activado por el cloruro de sodio (NaCl). El gusto sensible a la sal es gobernado por conductos selectivos de sodio conocidos como ENaC, que es el conducto epitelial de sodio sensible a la amilorida. La entrada de iones sodio en los receptores de sal despolariza la membrana, lo cual genera el potencial receptor. En el ser humano, la sensibilidad a la amilorida del sabor salado es menos pronunciado que en otras especies; esto sugiere CAPÍTULO 14 Olfato y gusto 225 Corteza gustativa (porción anterior de la ínsula, opérculo frontal) Núcleo ventral posteromedial del tálamo Ganglio geniculado Cuerda del tímpano N. VII Lengua Glosofaríngeo Haz del núcleo solitario N. IX Ganglio petroso N. X Área gustativa Ganglio nudoso Faringe FIGURA 147 Esquema de las vías del gusto. Las señales que provienen de las papilas gustativas viajan a través de distintos nervios hasta las áreas gustativas del núcleo del haz solitario, el cual reenvía la información al tálamo; este último proyecta dicha información hacia la corteza gustativa. (Modificada de Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM [editores]: Principles of Neural Science, 4th ed. McGraw-Hill, 2000.) α Umami (L-glutamato) Ácido Salado γ Amargo Receptor de sabor dulce pronosticado N X N N C N C ENaC, otros N C O– I N C ENaC, HCN, otros C Sabor mGLuR4 C Familia T2R, otros C T1R3 (locus sac) FIGURA 148 Transferencia de señales en los receptores del gusto. La percepción del sabor salado es gobernada por los conductos epiteliales de sodio (ENaC) selectivos; el sabor ácido es regulado por los conductos epiteliales de sodio permeables a hidrogeniones (H+); y el sabor umami es gobernado por el glutamato que actúa sobre el receptor metabotrópico mGluR4; el sabor amargo es regulado por la familia T2R de receptores enlazados con proteínas G; el sabor dulce depende de la familia T1R3 de receptores vinculados con proteínas G que se unen con la proteína G gustducina. HCN, conducto de cationes regulado por nucleótidos cíclicos y activado por hiperpolarización. (Modificada de Lindemann B: Receptors and transduction in taste. Nature 2001;413:219.) 226 SECCIÓN III Neurofisiología central y periférica la existencia de otros mecanismos activadores de los receptores sensibles a la sal. El sabor ácido es desencadenado por protones (hidrogeniones [H+]). Los conductos selectivos de sodio permiten la entrada de protones y contribuyen a la sensación del sabor ácido. Asimismo, los hidrogeniones se adhieren a los conductos sensibles al potasio (K+) y los bloquean. La menor permeabilidad al potasio despolariza la membrana. De igual modo, el HCN, conducto de cationes regulado por nucleótidos cíclicos y activado por hiperpolarización, quizá contribuye a la transferencia del sabor ácido, al igual que otros mecanismos. El sabor umami es consecutivo a la activación de un receptor metabotrópico truncado de glutamato, mGluR4, que contienen las papilas gustativas. Todavía no se conoce cómo la activación del receptor genera despolarización. Tal vez el glutamato de los alimentos también activa los receptores inotrópicos de glutamato para despolarizar los receptores de umami. El sabor amargo es generado por compuestos distintos. Muchos de éstos son venenos y el sabor amargo sirve como aviso para evitarlos. Algunos compuestos amargos se fijan a los conductos selectivos de iones potasio y los bloquean. Muchos receptores ligados a la proteína G en el genoma humano son receptores del gusto (familia T2R) y son estimulados por sustancias amargas, como la estricnina. En algunos casos, estos receptores se enlazan a la proteína G heterotrimérica, gustducina. Esta última reduce el cAMP y aumenta la formación de fosfato de inositol, lo cual provoca despolarización. Otros compuestos amargos son permeables en la membrana e independientes de las proteínas G. Un ejemplo es la quinina. Asimismo, las sustancias con sabor dulce actúan a través de la proteína G gustducina. La familia T1R3 de receptores enlazados con la proteína G se expresa aproximadamente en 20% de las células gustativas, algunas de las cuales también expresan gustducina. El sabor de los azúcares es dulce, pero también el de otros compuestos, como la sacarina, cuya estructura es completamente distinta. Hoy en día al parecer los azúcares naturales, como la sacarosa y los edulcorantes sintéticos, actúan mediante receptores distintos sobre la gustducina. Al igual que los receptores que responden al sabor amargo, aquellos que reaccionan al sabor dulce se desempeñan mediante nucleótidos cíclicos y el metabolismo del fosfato de inositol. UMBRALES GUSTATIVOS Y DISTINCIÓN DE LA INTENSIDAD La habilidad del ser humano para distinguir entre las intensidades de los sabores, al igual que la diferenciación en cuanto a CUADRO 142 Algunos umbrales de sabores Sustancia Sabor Concentración umbral (μmol/L) Ácido clorhídrico Ácido 100 Cloruro de sodio Salado 2 000 Cloruro de estricnina Amargo 1.6 Glucosa Dulce 80 000 Sacarosa Dulce 10 000 Sacarina Dulce 23 RECUADRO CLÍNICO 14–2 Anomalías en la detección del gusto La agusia (ausencia del sentido del gusto) y la hipogusia (menor sentido del gusto) se deben a la lesión de los nervios lingual o glosofaríngeo. Asimismo, algunos trastornos neurológicos, como schwanoma vestibular, parálisis de Bell, disautonomía familiar, esclerosis múltiple y ciertas infecciones (p. ej., meningoencefalopatía ameboidea primaria) también provocan alteraciones en el sentido del gusto. Otras veces, la agusia constituye el efecto adverso de un fármaco, como cisplatino, captoprilo, o deficiencia de vitamina B3 o cinc. Asimismo, el envejecimiento y el tabaquismo contribuyen a la hipogusia. La disgusia o paragusia (percepción alterada de los sabores) genera un sabor metálico, salado, desagradable o rancio. En muchos casos, la disgusia es un problema temporal. Algunos factores que contribuyen a la agusia o la hipogusia también provocan un sentido del gusto anómalo. la intensidad del olfato, es relativamente burda. Se necesita un cambio aproximado de 30% en la concentración de la sustancia para poder detectar una diferencia en la intensidad. La concentración umbral de las sustancias a las que responden las papilas gustativas varía según cada sustancia (cuadro 14-2). Ya ha sido posible clonar una proteína que se fija a las moléculas productoras de sabores. Aquélla es producida por la glándula de Ebner, que secreta moco en la hendidura alrededor de las papilas circunvaladas (fig. 14-6) y cuyas funciones, tanto concentradora como transportadora, son probablemente similares a las de la proteína fijadora de odorantes descrita para el olfato. En el recuadro clínico 14-2, se caracterizan algunas de las alteraciones clínicas más frecuentes en la detección del gusto. VARIACIONES Y SECUELAS El gusto muestra secuelas y fenómenos de contraste, los cuales son similares de cierta manera a las secuelas y los contrastes visuales. Algunos de éstos son “trucos” químicos, pero otros corresponden a fenómenos centrales verdaderos. Se conoce una proteína modificadora del gusto, la miraculina, la cual se descubrió en una planta. Si esta proteína se aplica en la lengua, el sabor ácido se transforma en dulce. Los animales, incluido el ser humano, generan una gran aversión a los alimentos nuevos cuando enferman al comerlos. Estas aversiones tienen gran valor para la supervivencia, puesto que de esta manera impiden la ingestión de venenos. RESUMEN DEL CAPÍTULO ■ ■ Las neuronas olfatorias, las células de soporte y las células basales primordiales se ubican en el epitelio olfatorio en la parte superior de la cavidad nasal. Los cilios situados en la perilla dendrítica de la neurona olfatoria contienen receptores odorantes que se enlazan a proteínas G heterotriméricas. CAPÍTULO 14 Olfato y gusto ■ ■ ■ ■ ■ Los axones de las neuronas olfatorias establecen contacto con las dendritas de las células mitrales y “en penacho” de los bulbos olfatorios para formar los glomérulos olfatorios. La información del bulbo olfatorio viaja a través de la estría olfatoria lateral directamente hasta la corteza olfatoria, incluidos el núcleo olfatorio anterior, el tubérculo olfatorio, la corteza piriforme, la amígdala y la corteza entorrinal. Las papilas gustativas son órganos especializados del sentido del gusto y están formadas por células primordiales basales y tres tipos de células del gusto (oscuras, claras e intermedias). Tal vez estos tres tipos de células del gusto corresponden a distintas fases de diferenciación embrionaria, donde las células claras son las más maduras. Las papilas gustativas se ubican en la mucosa de la epiglotis, el paladar y la faringe y en las paredes de las papilas linguales. Hay receptores para los sabores dulce, ácido, amargo, salado y umami. Algunos mecanismos por medio de los cuales las señales son transferidas incluyen el paso a través de conductos de iones, el enlace a algunos conductos de iones y su bloqueo, así como sistemas de segundo mensajero. Las fibras aferentes de las papilas gustativas de la lengua viajan a través de los pares craneales VII, IX y X hasta establecer sinapsis en el núcleo del haz solitario. Desde allí, los axones ascienden a través del lemnisco medial ipsolateral hasta el núcleo posteromedial ventral del tálamo y de ese sitio hasta la porción anterior de la ínsula y el opérculo frontal en la corteza cerebral ipsolateral. PREGUNTAS DE OPCIÓN MÚLTIPLE Para todas las preguntas elija una sola respuesta, a menos que se indique lo contrario. 1. Los receptores odorantes A) se ubican en el bulbo olfatorio B) se encuentran en las dendritas de las células mitrales y “en penacho” C) se ubican en las neuronas que se proyectan directamente hacia la corteza olfatoria D) se hallan en las neuronas del epitelio olfatorio que se proyectan hacia las células mitrales y de allí directamente a la corteza olfatoria E) se ubican en las células de soporte que se proyectan hacia el bulbo olfatorio 2. Los receptores de sabores A) para dulce, ácido, amargo, salado y umami se encuentran separados en la superficie lingual B) son sinónimos de papilas gustativas C) constituyen una variedad de quimiorreceptor D) son inervados por fibras aferentes de los nervios facial, trigémino y glosofaríngeo E) todas las anteriores 3. ¿Cuál de las siguientes no aumenta la habilidad para distinguir diversos olores? A) numerosos receptores distintos B) el patrón de los receptores olfatorios activados por algún odorante C) la proyección de distintos axones de las células mitrales hacia diferentes áreas del cerebro D) el contenido alto de arrestina β en las neuronas olfatorias E) el olfateo 4. Como resultado de un accidente automovilístico, un niño de 10 años de edad sufrió una lesión cerebral que abarcó las cortezas periamigdaloide, piriforme y entorrinal. ¿Cuál de las deficiencias sensitivas siguientes sufrirá? A) B) C) D) E) 227 alteraciones visuales hiperosmia problemas auditivos trastornos del gusto y el olfato no padecerá deficiencias sensitivas importantes 5. ¿Cuál de los pares siguientes es incorrecto? A) conducto epitelial de sodio: amargo B) gustducina α: sabor amargo C) núcleo del haz solitario: presión arterial D) surco de Heschel: olfato E) glándulas de Ebner: agudeza gustativa 6. ¿Cuál de los siguientes es verdadero sobre la transmisión del olfato? A) una neurona olfatoria expresa gran variedad de receptores de odorantes B) la inhibición lateral en el glomérulo olfatorio reduce la habilidad para diferenciar entre varios tipos de receptores de odorantes C) la diferenciación consciente de los olores depende de la vía hacia la corteza orbitofrontal D) el olfato se encuentra muy relacionado con el gusto puesto que los receptores odorantes y de los sabores utilizan las mismas vías centrales E) todas las anteriores 7. ¿Cuál de los siguientes es falso respecto del sentido del gusto? A) las fibras nerviosas sensitivas que provienen de las papilas gustativas ubicadas en los dos tercios anteriores de la lengua viajan en la cuerda del tímpano del nervio facial B) las fibras nerviosas sensitivas de las papilas gustativas ubicadas en el tercio posterior de la lengua viajan en la rama petrosa del nervio glosofaríngeo C) la vía desde las papilas gustativas ubicadas en el lado izquierdo de la lengua se transmite de modo ipsolateral hasta la corteza cerebral D) las células de soporte de las papilas gustativas sirven como células primordiales para el crecimiento de nuevas papilas gustativas E) la vía desde los receptores del gusto comprende sinapsis en el núcleo del haz solitario en el tallo cerebral y el núcleo ventral posterior y medial en el tálamo 8. A una mujer de 20 años de edad se le diagnosticó parálisis de Bell (lesión del nervio facial). ¿Cuáles de los siguientes datos mostrará con seguridad? A) pérdida del sentido del gusto B) contracciones faciales C) párpado péndulo D) parálisis facial ipsolateral E) todas las anteriores RECURSOS DEL CAPÍTULO Adler E, et al: A novel family of mammalian taste receptors. Cell 2000; 100:693. Anholt RRH: Odor recognition and olfactory transduction: The new frontier. Chem Senses 1991;16:421. Boron WF, Boulpaep EL: Medical Physiology. Elsevier, 2005. Gilbertson TA, Damak S, Margolskee RF: The molecular physiology of taste transduction. Curr Opin Neurobiol 2000;10:519. Gold GH: Controversial issues in vertebrate olfactory transduction. Annu Rev Physiol 1999;61:857. Herness HM, Gilbertson TA: Cellular mechanisms of taste transduction. Annu Rev Physiol 1999;61:873. Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM (editors): Principles of Neural Science, 4th ed. McGraw-Hill, 2000. 228 SECCIÓN III Neurofisiología central y periférica Lindemann B: Receptors and transduction in taste. Nature 2001; 413:219. Mombaerts P: Genes and ligands for odorant, vomeronasal and taste receptors. Nature Rev Neurosci 2004;5:263. Ronnett GV, Moon C: G proteins and olfactory signal transduction. Annu Rev Physiol 2002;64:189. Shepherd GM, Singer MS, Greer CA: Olfactory receptors: A large gene family with broad affinities and multiple functions (Review). Neuroscientist 1996;2:262. Stern P, Marks J (editors): Making sense of scents. Science 1999; 286:703.
