Orexina: Descubrimiento, sistema y función

¿Qué es la orexina?

La orexina es un neuropéptido que regula el apetito, el sueño y la vigilia; también se conoce como hipocretina. Los neuropéptidos son moléculas de cadena de aminoácidos que son producidas por las neuronas y liberadas por las neuronas para ser utilizadas como señales químicas dentro del cerebro y entre las neuronas en apoyo de muchas funciones fisiológicas. Las orexinas, o hipocretinas, son neuropéptidos que fueron descubiertos por dos grupos de científicos, de forma independiente y simultánea. Esto dio como resultado que los dos nombres antes mencionados hicieran referencia a la misma molécula. En 1998, Thomas Kilduff, Luis de Lecea y otros descubrieron la molécula y la llamaron hipocretina. También en 1998, Takeshi Sakurai junto con otros en el Centro Médico Southwestern de la Universidad de Texas descubrieron la molécula y la llamaron orexina. Ambos grupos de científicos descubrieron que la molécula se encuentra dentro del hipotálamo, una porción en la base del cerebro responsable de muchas funciones automáticas del sistema nervioso. Las moléculas se encontraron en una región localizada del hipotálamo que se sabe que regula el apetito. Debido a esto, originalmente se pensó que la orexina era la principal responsable de regular el apetito. Dentro de la región se encuentran las únicas 50 a 80 mil neuronas que producen orexina en altas cantidades conocidas en el cuerpo. Hay dos tipos de orexina: orexina A y orexina B. La orexina A consta de dos puentes disulfuro con 33 aminoácidos, y la orexina B es lineal y consta de dos hélices alfa formadas a partir de 28 aminoácidos. No se sabe mucho acerca de las moléculas, pero la orexina A parece «inducir efectos conductuales más duraderos». Ahora se sabe que las 50 a 80 mil neuronas productoras de orexina en la subregión del hipotálamo parecen tener su las proyecciones de orexina más pesadas van a las neuronas que son responsables de regular las respuestas de motivación y excitación, como la atención, la vigilia, la recompensa, la locomoción y el hambre. Orexin no es solo un regulador del apetito. A través de la experimentación, se ha demostrado que la orexina es especialmente reguladora del ciclo del sueño en los mamíferos, incluidos los humanos.

Orexina A

Como se mencionó anteriormente, la orexina A se compone de 33 aminoácidos y dos puentes disulfuro. Los puentes disulfuro están compuestos por dos átomos de azufre unidos entre sí y que se extienden entre las dos moléculas a las que unen. En la orexina A, los azufres unen la cadena de aminoácidos doblándose sobre sí misma.

La estructura de una molécula de orexina A

La orexina es recibida por los receptores de orexina dentro de una neurona, de los cuales hay dos: el receptor de orexina 1 u OX1 y el receptor de orexina 2 u OX2. La orexina A se une a los receptores OX1 y OX2 con gran afinidad. La orexina A parece regular específicamente el apetito y la vigilia. En los experimentos, los ratones que tienen una pérdida del 90 % de las neuronas productoras de orexina y una marcada disminución de las moléculas de orexina A parecen sufrir de somnolencia intensa y no pueden permanecer despiertos durante largos periodos de tiempo. Otros experimentos de función de orexina mostraron que 1 o 2 días de ayuno activan las neuronas productoras de orexina. Además, las neuronas de orexina se activan por los niveles bajos de glucosa, que son indicativos de hambre, y se inhiben por la leptina, una hormona que se produce cuando hay amplias reservas de energía en el cuerpo. Esto muestra otra conexión directa entre la orexina y el apetito.

Orexina B

La orexina B es un péptido lineal compuesto por una cadena de 28 aminoácidos en dos hélices alfa o estructuras helicoidales. El receptor OX1 tiene una afinidad considerablemente menor por la orexina B en comparación con la orexina A. Sin embargo, el receptor OX2 no es selectivo y tiene una alta afinidad tanto por la orexina A como por la orexina B. Esencialmente, la orexina B es cinco veces menos potente en el receptor OX1 que en OX2. Debido a esto, la orexina A se usa con mayor frecuencia en experimentos para crear respuestas o efectos más observables y medibles.

La estructura y forma de una molécula de orexina B

El sistema de orexina

El sistema de orexina está compuesto por los receptores de orexina 1 y 2 antes mencionados dentro de las neuronas productoras y receptoras de orexina. Algunas de estas neuronas están más asociadas con funciones de recompensa y motivación, mientras que otras están asociadas con respuestas autonómicas y activación o vigilia. El sistema de orexina es excepcionalmente importante en la regulación del ciclo de sueño y vigilia. La disfunción del sistema de orexina puede causar ciertos trastornos como el trastorno neurológico a largo plazo narcolepsia. Las personas con narcolepsia exhiben una gran disminución en la capacidad de regular el sueño y la vigilia. Las personas con narcolepsia tienden a dormir la misma cantidad de horas por día que las que no padecen el trastorno, pero el sueño tiende a ser de baja calidad. Los síntomas incluyen somnolencia excesiva durante el día, a veces episodios de sueño involuntario y pérdida de fuerza muscular. Además, las personas con narcolepsia pueden sufrir episodios de parálisis del sueño. Experimentos y estudios han demostrado que la falta de orexina produce los síntomas asociados con la narcolepsia. Las personas que tienen síntomas completos de narcolepsia tienen una pérdida del 90 % de las neuronas productoras de orexina en comparación con los fenotipos normales. Los perros y ratones que han sido identificados con sistemas de orexina alterados genéticamente muestran episodios repentinos de cataplejía o pérdida de fuerza muscular mientras están despiertos. Sin embargo, en la investigación clínica, solo la mitad de las personas con narcolepsia muestran cataplejía y aún menos experimentan parálisis del sueño. Por lo tanto, la conexión exacta de la orexina o la cantidad de orexina antagonista con respecto a la parálisis, las alucinaciones y otras desregulaciones del sueño REM son inciertas.

¿Cómo se libera la orexina?

Como se mencionó anteriormente, la orexina es liberada por las neuronas productoras de orexina dentro de una subdivisión del hipotálamo. El hipotálamo libera una hormona llamada hormona liberadora de corticotrofina, o CRH, cuando hay estrés. Esta hormona activa las neuronas productoras de orexina para producir la molécula y liberarla a través de neurotransmisores. Algunas moléculas, como la glucosa, también pueden tener un efecto sobre la producción y liberación de orexina por parte de las neuronas.

¿Qué afecta a la orexina?

Además de la hormona liberadora de corticotrofina, existen muchas otras moléculas que afectan la regulación de la producción y liberación de orexina. Tales moléculas y factores incluyen lo siguiente:

• Glucosa: el aumento de glucosa se asocia con una disminución en la producción de orexina.
• Leptina: suprime la ingesta de alimentos probablemente al disminuir la producción de orexina A.
• Grelina: aumenta la ingesta de alimentos probablemente al aumentar la producción de orexina A.
• Serotonina: inhibe las neuronas de orexina.
• Noradrenalina: excita las neuronas de orexina. Promueve la vigilia.
• Acetilcolina: excita las neuronas de orexina. Promueve la vigilia.

Antagonistas de orexina

Los antagonistas de orexina o los antagonistas de los receptores de orexina son medicamentos utilizados en el tratamiento del insomnio. Los antagonistas de orexina se unen a los receptores de orexina en las neuronas receptoras de orexina y evitan que la orexina se una a los receptores y los active. Esto, por lo tanto, resulta en la promoción del sueño. El medicamento puede provocar muchos efectos y síntomas no deseados, como los siguientes:

• Fatiga
• Dolor de cabeza
• Parálisis del sueño, pesadillas y alucinaciones
• Mareo
• Tos
• Boca seca
• Náuseas o vómitos y diarrea
• Picazón
• Palpitaciones del corazón o latidos rápidos del corazón
• Ansiedad
• Hiperactividad
• Infecciones respiratorias superiores

Resumen de la lección

La orexina es un tipo de neuropéptido que participa en la señalización entre las neuronas que se encuentran en el hipotálamo. La orexina también se conoce como hipocretina debido a que la molécula fue descubierta de forma simultánea e independiente por dos grupos diferentes de científicos. La orexina es una señal química importante que es responsable de la regulación del apetito, el sueño, la vigilia, la motivación, la recompensa y posiblemente otras funciones hacia la excitación o la actividad. Hay dos tipos de orexina: orexina A y orexina B. Tanto la orexina A como la orexina B son responsables de la regulación de las mismas cosas. Sin embargo, hay dos tipos de neurorreceptores que reciben orexina: los receptores OX1 y OX2. Ambos receptores tienen una alta afinidad por la orexina A, pero solo OX2 recibe orexina B. Por lo tanto, la orexina B es alrededor de cinco veces menos potente que la orexina A. La disfunción de las neuronas productoras de orexina en el hipotálamo puede provocar algunos trastornos neurológicos como narcolepsia _ Las personas con narcolepsia completa han exhibido una pérdida del 90% de la función de las neuronas productoras de orexina. Esto da como resultado síntomas como la incapacidad para regular el sueño y la vigilia y la somnolencia diurna crónica. Existen medicamentos que producen somnolencia en personas con insomnio al inhibir los receptores de orexina. Estos medicamentos se llaman antagonistas de la orexina.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador