Sed e ingesta de agua
La privación de agua provoca la sensación de sed cuando ciertas células cerebrales se deshidratan tan sólo un 1% o 2% por la pérdida osmótica de agua. Esas células están situadas en el cerebro anterior basal, justo rostral al tercer ventrículo cerebral. Existen fuera de la barrera hematoencefálica y, en consecuencia, responden fácilmente a los cambios en la concentración de partículas, u osmolaridad, del plasma (pOsm). Aunque no son exclusivamente sensibles a la deshidratación, como las células de la retina que sólo detectan fotones, tienen conexiones sinápticas únicas con otras neuronas cerebrales que estimulan la sed. Cuando las «células osmorreceptoras» están deterioradas, ya sea por lesiones experimentales o por enfermedades cerebrales, los animales se vuelven ciegos a los aumentos de pOsm y no experimentan la sed con normalidad.
Esta disposición por la que las células osmorreceptoras detectan pequeños aumentos de pOsm e inician la sed y la ingesta de agua, lo que consecuentemente disminuye el pOsm y, por tanto, elimina la señal excitatoria para el comportamiento, permite la posibilidad de que la osmorregulación esté controlada por un sistema de retroalimentación negativa de un solo bucle. Sin embargo, un obstáculo importante para esta posibilidad es que el agua ingerida se equilibra con los fluidos corporales sólo después de ser vaciada del estómago, y por lo tanto no puede proporcionar una rápida rehidratación y retroalimentación negativa en el control de la ingesta de agua. Aunque se esperaría que este retraso condujera a un consumo continuado de grandes volúmenes de agua por encima de las cantidades necesarias para la rehidratación, hay muchas pruebas que indican que este consumo excesivo de agua por parte de los animales deshidratados no se produce, y que muchas especies, incluidos los seres humanos, reemplazan los déficits de agua bebiendo grandes volúmenes de agua muy rápidamente y luego parando bruscamente. Por lo tanto, alguna señal temprana debe inhibir la sed. En realidad, se ha identificado una señal apropiada, que se origina en la orofaringe y se deriva de la deglución rápida de líquidos. En apoyo de esta conclusión están los hallazgos de que (1) los perros deshidratados reducen la sed mucho antes de que puedan observarse disminuciones en la pOsm sistémica; (2) el rápido cese de la sed también se produce tanto cuando el agua ingerida drena a través de una fístula gástrica abierta antes de llegar al intestino delgado como cuando los perros deshidratados beben solución salina isotónica; y (3) no se encuentra ningún efecto sobre la sed cuando se infunde agua directamente en el estómago, evitando la orofaringe, hasta que el líquido administrado disminuye la pOsm sistémica. Estas sorprendentes observaciones proporcionan en conjunto un fuerte apoyo a la propuesta de que algún componente del acto de beber, como la deglución rápida, genera un estímulo temprano que inhibe la ingesta de agua en los perros.
Estos hallazgos seminales se han reproducido y ampliado a otras especies, incluyendo monos, ovejas y humanos. Las repetidas confirmaciones implicaban que las señales orofaríngeas dependientes del volumen eran una característica general en la inhibición de la sed en los animales. Sin embargo, la mayoría de las investigaciones sobre los controles centrales de la homeostasis de los fluidos utilizan ahora ratas de laboratorio como sujetos experimentales, y aunque las ratas deshidratadas también utilizan señales presistémicas para modular la sed, las señales en las ratas no son orofaríngeas. Además, en el sistema de los roedores las señales tempranas pueden proporcionar tanto la estimulación como la inhibición de la sed, y las señales tempranas están asociadas tanto al volumen como a la concentración del líquido ingerido.
Sin embargo, incluso con la inclusión de las señales presistémicas, nuestra consideración de la sed no es completa; hay múltiples señales de sed, no sólo las que resultan de las necesidades osmorreguladoras. Los animales privados de agua potable pierden agua del plasma además de agua de las células, y la pérdida de volumen plasmático (hipovolemia) es en sí misma un estímulo de la sed. De hecho, la sed puede provocarse incluso cuando no se produce un aumento del pOsm, como ocurre tras una hemorragia. Los animales detectan los déficits de volumen sanguíneo mediante receptores de estiramiento incrustados en las paredes distensibles de la vena cava inferior (que lleva gran parte del retorno venoso al corazón) y de la aurícula derecha. El estiramiento de los vasos es proporcional al volumen contenido en ellos, por lo que cuando los volúmenes sanguíneos son bajos las neuronas sensoriales envían una señal aferente de hipovolemia al tronco cerebral caudal, que a su vez transmite ese mensaje al cerebro anterior para la estimulación de la sed.
Un problema de esta disposición, sin embargo, es que el agua ingerida, cuando se absorbe, no repara los déficits de volumen plasmático que estimularon la sed. En su lugar, aproximadamente dos tercios del agua se mueven por ósmosis hacia las células. Este resultado es deseable cuando la sed se asocia a un aumento del pOsm y a la deshidratación celular, pero no cuando el volumen plasmático está disminuido y el pOsm no está elevado; entonces, el consumo de agua sólo provoca una dilución osmótica sin corregir demasiado la hipovolemia. Por lo tanto, no debe sorprender que una mera dilución osmótica del 3-5% proporcione un potente estímulo para inhibir la sed incluso en presencia de una marcada hipovolemia. Esta inhibición de la sed hipovolémica mediante la dilución osmótica puede contrastarse con la saciedad de la sed osmorreguladora que se produce cuando se consumen cantidades adecuadas de agua.
La inhibición de la ingesta de agua a pesar de la hipovolemia evita de forma útil que la dilución osmótica se agrave, pero no repara los déficits de volumen plasmático que estimularon la sed en primer lugar. Para restaurar esos volúmenes, los animales deben ingerir plasma o una solución de NaCl equivalentemente diluida. Tras haber bebido primero agua debido a la sed, deben consumir sal. De hecho, se ha demostrado que las ratas beben agua y solución concentrada de NaCl en cantidades apropiadas, yendo y viniendo entre las dos soluciones, para crear la mezcla isotónica de NaCl que es ideal para la restauración del volumen plasmático. El espacio no permite describir los mecanismos centrales de este control de la sed y el apetito de sal durante la hipovolemia, aunque ahora se conoce gran parte de esta información.
Es importante señalar que la sed en respuesta a los déficits de volumen plasmático no se elimina tras la destrucción de los sitios del tronco cerebral caudal que reciben proyecciones neuronales de los receptores de estiramiento cardiovascular que detectan la hipovolemia. Este hallazgo indica que existe otro estímulo de la sed durante la hipovolemia. Esta señal la proporciona probablemente la angiotensina, una hormona peptídica que se forma en la sangre tras la secreción de la enzima renina por los riñones. La angiotensina también estimula el apetito de sal, así como las hormonas que permiten la retención de agua y sodio en la orina, y también es un agente vasoconstrictor muy potente (por lo que ayuda a mantener la presión arterial durante la hipovolemia). Al tener tantas acciones funcionalmente relacionadas, la angiotensina asegura que se produzcan simultáneamente diversas respuestas conductuales y fisiológicas a la hipovolemia. Obsérvese que también se produce un estímulo de la sed a partir de los descensos agudos de la presión arterial, y que la mediación de esta sed por la angiotensina, antes controvertida, ha quedado establecida.
La angiotensina circulante actúa en el cerebro en el órgano subfornical, que se encuentra en la porción dorsal del tercer ventrículo cerebral. Los receptores locales de angiotensina pueden responder a las elevaciones de los niveles sistémicos de la hormona porque el órgano subfornical carece de barrera hematoencefálica, lo que permite que la angiotensina se difunda en esa región del cerebro. La destrucción quirúrgica de esta estructura cerebral elimina la sed y el apetito de sal estimulados por la angiotensina. Sin embargo, no suprime estos efectos duales de la hipovolemia, lo que indica que pueden utilizarse mecanismos redundantes para detectar la pérdida de volumen plasmático y activar las respuestas conductuales adecuadas. Esta redundancia no debería sorprender, dada la gran importancia que tiene un volumen sanguíneo adecuado para la vida.