HIPOTÁLAMO

La función del hipotálamo es mantener la homeostasis del organismo preóptico ventromedial dorsomedial paraventricular mamilar supraóptico supraquiasmático arcuato Área posterior Área anterior premamilar Área dorsal HOMEOSTASIS HIPOTÁLAMO

Ajuste de una variable en relación con un valor de referencia Temperatura Metabolismo energético Volumen y composición electrolítica Organización de respuestas complejas estereotipadas ante un estímulo Respuesta al estrés Reproducción La función del hipotálamo es mantener la homeostasis del organismo

Sistema nervioso autónomo Sistema endocrino Comportamiento Coordinación de la respuesta ante un estímulo de: La función del hipotálamo es mantener la homeostasis del organismo Comportamiento Sistema endocrino Sistema nervioso autónomo

REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA La temperatura media (oral) en humanos es 36.7±0.2 ºC intervalo normal en reposo ejercicio lesiones cerebrales muerte regulación de la temperatura alterada pérdida de la regulación de la temperatura Temperatura ambiente (ºC) Temperatura corporal

Hora del día Temperaatura (ºC) REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA La temperatura varía con un ritmo circadiano

detectores ¿es distinta de la temperatura de referencia (37ºC)? Es mayor Disminuir la temperatura Es menor Aumentar la temperatura En el hipotálamo se compara la temperatura corporal con la temperatura de referencia REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA Funciona como un termostato

HIPOTÁLAMO PIEL MÉDULA ESPINAL VÍSCERAS En el hipotálamo se combina la información sobre la temperatura central y periférica REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA

REGIÓN PREÓPTICA Las neuronas sensibles al calor y al frío están en la región preóptica REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA Aferentes frio directo Neuronas sensibles al calor calor directo Neuronas sensibles al frío Aferentes inhibición Neuronas que aumentan su descarga con el aumento de temperatura Impulsos/sec Temperatura (grados C)

Área preóptica (eliminación de calor) Hipotálamo posterior (conservación de calor) Cuando aumenta la temperatura se activa el hipotálamo anterior, y cuando disminuye la temperatura se activa el hipotálamo posterior REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA

Los vasos cutáneos están controlados por el hipotálamo a través de la inervación simpática REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA REGIÓN PREÓPTICA N del rafe Asta intermediolateral Ganglio simpático - Vasoconstricción cutánea

PILOERECCIÓN REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA El simpático produce piloerección

SUDORACIÓN REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA aceticolina El simpático también media respuestas al aumento de la temperatura

TRH TSH T 3, T 4 energía CALOR FRÍO N. paraventricular Las hormonas tiroideas aumentan la producción de calor REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA

Tronco del encéfalo Receptores cutáneos N. paraventricular TRH TSH tiroides catecolaminas N arcuato CART αMSH NPY AGRP INGESTA La liberación de hormonas tiroideas está controlada por el n. paraventricular REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA FRÍO

TEMBLOR JADEO REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA Respuestas motoras involuntarias

TEMBLOR Hipotálamo posterior N dorsomedial El temblor se produce por activación de las motoneuronas en el asta anterior medular REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA S gris periacueductal Formación reticular y n del rafe Asta anterior de la médula

REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA El hipotálamo induce cambios en el comportamiento

40ºC 0ºC PASIVO ACTIVO Se activa solo la región preóptica Se activa la región preóptica y el n dorsomedial REGULACIÓN DE LA TEMPERATURA El hipotálamo induce cambios en el comportamiento

REGULACIÓN DE LA INGESTA La ingesta se regula a corto y a largo plazo Peso corporal

REGULACIÓN DE LA INGESTA A corto plazo la saciedad se produce por distensión del estómago y por liberación de hormonas gastrointestinales Nervio vago colecistoquinina N de tracto solitario

REGULACIÓN DE LA INGESTA La ghrelina aumenta durante el ayuno y estimula la ingesta ghrelina Nucleo arcuato

dopamina Área ventral tegmental (VTA) REGULACIÓN DE LA INGESTA Las orexinas o hipocretinas se producen en el hipotálamo lateral y estimulan la ingesta hipoglucemia Orexinas (Hipocretinas) Nervio vago hipotálamo lateral recompensa area postrema n. tracto solitario

REGULACIÓN DE LA INGESTA A largo plazo: la leptina se produce en el tejido adiposo e inhibe la ingesta Nucleo arcuato leptina Mutación en el gen de la leptina

Hormona estimuladora de melanocitos (  MSH) leptina Activa el simpático Aumenta el consumo de energía + N arcuato REGULACIÓN DE LA INGESTA La  MSH y la CART inhiben la ingesta N paraventricular orexina Transcripto regulado por cocaina y anfetamina (CART) Hipotálamo lateral TRH CRH oxitocina ingesta

Neuropéptido Y (NPY) Proteína relacionada con el gen agoutí (AGRP) N paraventricular REGULACIÓN DE LA INGESTA El NPY y el AGRP estimulan la ingesta

Proteína relacionada con el gen agoutí (AGRP) REGULACIÓN DE LA INGESTA El NPY y el AGRP estimulan la ingesta agoutí Yellow agouti obese mouse (hiperexpresa AGRP)

 MSH leptina Neuropéptido Y (NPY) Proteína relacionada con el gen agoutí (AGRP) + - ghrelina N arcuato N paraventricular REGULACIÓN DE LA INGESTA El NPY y el AGRP estimulan la ingesta orexin + ingesta insulina - TRH CRH oxitocina hipotálamo lateral

REGULACIÓN DE LA INGESTA El núcleo ventromedial también puede tener algún papel en la saciedad Lesión ventromedial control Núcleo ventromedial

REGULACIÓN DE LA INGESTA Aunque la obesidad tiene un componente genético, la obesidad monogenética es rara Mutación en el gen del receptor MCR-4 de la  MSH Mutación en el gen de la leptina Mutación en el gen del receptor de la leptina

REGULACIÓN DEL LÍQUIDO EXTRACELULAR El hipotálamo debe regular el volumen y osmolaridad del líquido extracelular OSMOLARIDAD VOLUMEN

HIPOTÁLAMO hipófisis vasopresina comportamiento El hipotálamo regula el volumen y la osmolaridad mediante varios mecanismos REGULACIÓN DEL LÍQUIDO EXTRACELULAR sed

La vasopresina y la sed regulan el volumen y osmolaridad del líquido extracelular REGULACIÓN DEL LÍQUIDO EXTRACELULAR DESHIDRATACIÓN HEMORRAGIA Osmolaridad plasmática volumen plasmático Presión arterial sed vasopresina Reabsorción de H 2 O bebida vasoconstricción

MECANISMO DE LA SED El aumento de osmolaridad del líquido estimula la sed REGIÓN PREÓPTICA medial osmolaridad Órgano vasculoso de la lamina terminal Osmolaridad plasmática (mosm/kg) Intensidad de la sed

MECANISMO DE LA SED La sed tiene un umbral más alto que la vasopresina sed vasopresina Vasopresina en plasma Osmolaridad plasmática (mosm/kg)

La disminución del volumen de líquido estimula la sed REGIÓN PREÓPTICA medial Receptores de baja presión volumen renina Angiotensina II n. Tracto solitario Órgano subfornical Nucleo parabraquial lateral Angiotensina II MECANISMO DE LA SED

La sensación consciente de la sed se produce en la corteza MECANISMO DE LA SED Corteza cingular anterior y posterior Denton et al. Neuroimaging of genesis of thirst, and satiation of thirst. Proc Natl Acad Sci USA 96: 5304–5309, 1999

REGULACIÓN DEL LÍQUIDO EXTRACELULAR La ingestión de agua está limitada a la necesaria para restaurar el equilibrio hidroelectrolítico

REGULACIÓN DEL LÍQUIDO EXTRACELULAR También existe un apetito específico de sal Después de la adrenalectomía la rata bebe más solución con sal Agua destilada NaCl 1% Agua destilada NaCl 1% adrenalectomizada control adrenalectomía Agua NaCl 1%

volumen renina Angiotensina II Órgano subfornical Na+ aldosterona N del tracto solitario Receptores de volumen APETITO DE SAL La hiponatremia y la angiotensina II y la aldosterona estimulan el apetito de sal n. estría terminal Hipotálamo lateral

CORTISOL ACTH estrés RESPUESTA AL ESTRÉS El estrés regula la producción de glucocorticoides a través de la hipófisis CRH N paraventricular

amigdala Órgano vasculoso de la lámina terminal y órgano subfornical Núcleos del rafe N. Del tracto solitario Stress fisiológico (hipoxia, hemorragia, citoquinas) Stress fisiológico (choque osmótico) N. Arcuato (NPY y proopiomelanocortina) N. paraventricular CRH ACTH Corteza suprarrenal CRH RESPUESTA AL ESTRÉS Influencias excitadoras Stress neurogénico (miedo, ansiedad)

REGULACIÓN DE LA REPRODUCCIÓN La producción de hormonas sexuales está controlada por el hipotálamo a través de la hipófisis GnRh FSH LH N arcuato gónadas Estrógenos o testosterona

Neurotransmisores que producen excitación REGULACIÓN DE LA REPRODUCCIÓN Dopamina Noradrenalina Oxitocina melanocortina EXCITACIÓN INHIBICIÓN

dopamina GABA glutamato Parasimpático Simpático erección eyaculación D2 D1 Región preóptica Fibras dopaminérgicas DOPAMINA La dopamina estimula las vías activadoras e inhibe las inhibidoras

Aferentes sensoriales glutamato NMDA nNOS NO Fibras dopaminérgicas dopamina estradiol testosterona estradiol testosterona Región preóptica DOPAMINA Los estímulos sexuales favorecen la liberación de dopamina en la región preóptica

OXITOCINA Región parvocelular de los nucleos supraóptico y paraventricular Inhibición de ansiedad Establecimiento de lazos Microtus ochrogaster paraventricular supraóptico arcuato

Bartels and Zek The neural correlates of maternal and romantic love NeuroImageVolume 21, Issue 3, March 2004, Pages i activación inhibición Gris periacueductal hipotálamo Sustancia negra Área ventral temental Corteza cingular anterior Corteza prefrontal lateral En el amor romántico se activan el hipotálamo y el área ventral tegmental (liberación de dopamina), y se inhibe la corteza prefrontal

Serotonina – satisfacción Opioides – recompensa Endocannabinoides - sedación Neurotransmisores que producen inhibición REGULACIÓN DE LA REPRODUCCIÓN EXCITACIÓN INHIBICIÓN Serotonina Opioides Endocannabinoides

Núcleo supraquiasmático Quiasma óptico El núcleo supraquiasmático es el “reloj” de los ritmos circadianos

luzoscuridadluzoscuridad A C T I V I D A D oscuridad HORAS Ciclo luz/oscuridad Oscuridad continua El ritmo circadiano desaparece si se lesiona el núcleo supraquiasmático Lesión n. supraquiasmático +

Las neuronas del núcleo supraquiasmático tienen ciclos circadianos de actividad intrínsecos Nagoshi E, Saini C, Bauer C, et al.. Circadian gene expression in individual fi broblasts: Cell- autonomous and self-sustained oscillators pass time to daughter cells. Cell 119, 693–705, 2004

PER CRY En el núcleo supraquiasmático se expresan las proteínas de los genes period (PER) y cryptochrome (CYR) núcleo citoplasma

PER CRY P Caseín kinasas (CKIε – CKIδ) La proteína PER es fosforilada núcleo citoplasma

P PER CRY P La proteína PER fosforilada se une a la CRY y se trasloca al núcleo núcleo citoplasma

P Las proteínas de los genes PER y CRY inhiben su propia transcripción núcleo citoplasma

PER CRY Se vuelven a expresar los genes PER y CRY núcleo citoplasma

P PER CRY P Caseín kinasas (CKIε – CKIδ) ≈ 24 h Este circuito dura aproximadamente 24 horas Reppert SM and Weaver DR Coordination of circadian timing in mammals. Nature 418, 935–941, núcleo citoplasma

PER El reloj del núcleo supraquiasmático se sincroniza con el ciclo luz-oscuridad por señales que vienen de la retina glutamato El glutamato aumenta la expresión del gen period El tiempo de inhibición dura más y se alarga el ciclo luzoscuridadluzoscuridad HORAS Vía retinohipotalámica

Paraventricular melatonina cortisol Preóptico termorregulación sueño Hipotálamo lateral Ingesta de alimento supraquiasmático dorsomedial pineal melatonina Ganglio cervical superior El núcleo supraquiasmático regula diversas funciones a través del núcleo dorsomedial T1-T2 CRH ACTH suprarrenal cortisol