REAL ACADEMIA DE MEDICINA DE SALAMANCA

EL ÁCIDO LÁCTICO:DE VILLANO A HÉROEDE LA HOMEOSTASIS

ENERGÉTICA PERINATAL

DISCURSOpara la recepción del Académico Electo

ILMO. DR. D. JOSÉ MARÍA MEDINA JIMÉNEZ

y contestación delEXCMO. DR. D. JULIO RODRÍGUEZ VILLANUEVA

Académico de Número de laReal Academia de Medicina de Salamanca

SALAMANCA, 2010

Printed in Spain. Impreso en EspañaDepósito legal: S. 1252-2010

GRÁFICAS CERVANTES, S.A.Ronda de Sancti-Spíritus, 9-1137001 Salamanca

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Í N D I C E

Preámbulo .......................................................................................... 9

Introducción...................................................................................... 19

Homeostasis energética perinatal ............................................ 27

Vulnerabilidad bioquímica del neonato prematuro ........ 55

El proceso hipóxico-isquémico en el sistema nerviosocentral ............................................................................................ 71

Epílogo ................................................................................................ 87

Discurso de contestación del Excmo. Sr. Dr. D. Julio R.Villanueva .................................................................................... 93

P R E Á M B U LO

Excelentísimo Señor PresidenteExcelentísimos Señoras y Señores AcadémicosSeñoras y Señores

Si traigo a colación estas palabras de Elio Antonio deNebrija, concretamente del capítulo segundo de su “Gramá-tica de la lengua castellana”, de 1492, no es por el hecho deque se dé la curiosa circunstancia de que su nacimiento ocurrieseexactamente quinientos años antes que el mío, ni de que, comoyo, viniese de Andalucía para enseñar en Salamanca, ni muchomenos de que, como yo, fuese notable en esta universidad porsu característico acento sureño. No, cito aquí estas palabraspara revindicar esta lengua común que nos permite transmitira nuestros alumnos el fruto de nuestro estudio y reflexiones,aquél que nos faculta para hablar con 360 millones de perso-nas, aquél en el que se han escrito los más bellos e inteligentespasajes. Aquél que nos permite transmitir con precisión nuestraciencia, aun en el caso de que, como la mía, haya nacido y sehaya escrito en otra lengua, cuya traducción fidedigna a menudoconsideramos imposible. Traigo aquí estas palabras, pues, aligual que Nebrija conocía a la perfección el latín pero se empeñó

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Entre todas las cosas que por experiencia los ombres hallaron:o por revelación divina nos fueron demostradas para polir e adornarla vida humana: ninguna otra fue tan necessaria: ni que maioresprovechos nos acarreasse: que la invención de las letras.

en el correcto uso del castellano, así nosotros hagamos elesfuerzo de trasladar al español los términos foráneos, aunquepor comodidad o esnobismo tendiéramos en contrario.

Espero sean indulgentes con este pequeño desahogo dealguien que, como yo, soñaba en escribir grandes pasajes encastellano y se ha visto obligado a escribir más de un centenarde artículos en inglés.

Pero una vez dicho esto, permítanme que pase al tema deeste discurso, no sin antes detenerme en agradecer a todos aqué-llos que me han ayudado en el camino que momentáneamentese detiene aquí, en esta sólida cátedra que antes que a mí albergóa tan insignes maestros.

Se dan circunstancias en la vida que uno agradece por susignificado mágico. Éstas son las circunstancias que se conci-tan en los tres académicos que apoyan mi candidatura paraingresar en esta prestigiosa institución. Pues así como con elentusiasmo con que los tres apoyaron mi ingreso en esta RealAcademia, así intervinieron decisivamente en mi asentamientoen Salamanca.

El primero de ellos, el Profesor Rodríguez Villanueva,cuando conoció la noticia de que había accedido a la cátedrade Bioquímica de la Facultad de Farmacia de esta universidad,dedicó todo su empeño para que mi adaptación a la ciudad, ala facultad y al entorno científico fuera lo más agradable posible.Así, me ofreció su apoyo científico desde el Instituto de Micro-biología Bioquímica que él había fundado en Salamanca a suregreso de la Universidad de Cambridge y que, por entonces,ya había alcanzado las más altas cotas de excelencia científica.Pero, aún más, su ayuda se extendió al terreno personal, puesse ofreció y consiguió con éxito plaza para mis hijos en los cole-gios, en un momento de gran dificultad, dado lo tardío de lasfechas y la escasez de plazas escolares. Desde entonces, la amistad

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que manteníamos se reforzó aún más con la circunstancia deser nombrados, ambos, miembros del Consejo Científicode la Fundación Ramón Areces, del que en la actualidad elProfesor Villanueva es Vicepresidente. Así fue cómo el Profe-sor Villanueva se convirtió en mi mentor, a la vez que en elejemplo del científico al que la ciencia española y, particular-mente la de Salamanca, tanto debe. Aprendí con él la necesi-dad que la ciencia tiene de conectar con la sociedad que lerodea, sin cuya ayuda las mejores ideas pueden quedar igno-radas. Aprendí que la sociedad debe conocer nuestros descu-brimientos, para que se sienta solidaria con ellos y dedique losfondos necesarios para su promoción y desarrollo. De hecho,la simple presencia del Profesor Villanueva en un acto, ha cons-tituido, durante estos últimos años, la prueba más genuina delinterés de la ciencia española por estar presente en la sociedadcomo un agente imprescindible en su desarrollo. Gracias,D. Julio, por su amistad y apoyo.

El Profesor Domínguez-Gil Hurlé era, a mi llegada a Sala-manca, Vicerrector de Investigación. Pues bien, no sólo meofreció una calurosa bienvenida sino, lo más sorprendente,consiguió fondos suficientes para comenzar con la dotación demis laboratorios, que partían de cero, ante el inminente tras-lado al nuevo edificio de la Facultad de Farmacia. Pero aún másimportante, junto con la ilusión de empezar una nueva etapaen mi carrera académica tuve la alegría de compartir con elProfesor Domínguez-Gil Hurlé la ilusión de crear una facul-tad, que no sólo cumpliera a la perfección su labor docente einvestigadora, sino que sirviera, además, como un referente deuna facultad nueva y renovada, que diera al farmacéutico ladimensión de su verdadera misión en la sociedad, es decir,proporcionar los medios para disminuir el sufrimiento y contri-buir a la curación de aquéllos que sufren la enfermedad y susdevastadoras secuelas. Con la perspectiva de los treinta años

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transcurridos, podemos asegurar que aquellos deseos están plena-mente cumplidos, pues la Facultad de Farmacia se ha desarro-llado en plena conjunción con las instituciones sanitarias hastaalcanzar un reconocido prestigio nacional e internacional. Estoúltimo está plenamente refrendado por el alto número dealumnos Erasmus que nos visitan cada año. Gracias, Alfonso,por tu apoyo y amistad.

A mi llegada a Salamanca, el Profesor Battaner pronto mecontagió su entusiasmo por una docencia integrada de laBioquímica que, junto con el Profesor Reglero, estuvimos apunto de realizar si no fuera porque sus respectivos trasladosa la Universidad de La Laguna y de León, frustraron nuestrosgrandes proyectos. Asimismo, con su ofrecimiento incondi-cional para mi integración en los ambientes académicos salman-tinos, me ofreció un puente extraordinario con la Facultadde Medicina, lo que me permitió contactar con su claustro deprofesores, muchos de ellos aquí presentes. Gracias, Enrique,por tu amistad.

Junto con los que hoy apoyan mi candidatura quiero recor-dar también a aquéllos que, como los anteriores, contribuye-ron decisivamente a mi rápida integración en la Universidadde Salamanca. Quiero destacar muy especialmente a los profe-sores Jesús Prieto y Félix Lorente que, junto a sus esposas,contribuyeron a nuestra rápida integración en Salamanca, sinolvidar su cuidado por la salud de nuestros hijos. De hecho,su extraordinaria cordialidad permitió menguar los efectos delgran sacrificio profesional que tuvo que realizar mi esposa alabandonar su plaza en el Hospital Ramón y Cajal de Madridpara acompañarme en mi traslado a Salamanca. Sirva estemomento para agradecerle públicamente el constante apoyoque he recibido de ella a lo largo de mi trayectoria profesionaly para pedirle perdón por no haber alcanzado tan altas metascomo su sacrificio merecía. Siempre, junto con mis hijos Ana

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y José María, ha sido la primera en alegrarse de mis éxitos y encelebrar los premios que he recibido. A ellos, posteriormente,se unieron Juanjo y Nani, quienes pacientemente atienden misconferencias siempre muy alejadas de su especialización profe-sional. Pero volviendo al claustro de la Facultad de Medicinadebo destacar, asimismo, a los profesores José Luis Gutiérrezy Luis Ortega que además de sus extraordinarios conocimien-tos profesionales me han ofrecido en estos años una reciaamistad de la que estoy profundamente agradecido.

De mis colaboradores y amigos no voy a hacer una menciónespecífica, pues cada uno sabe de los detalles de nuestra amistady colaboración. Sí debo resaltar la suerte que he tenido de contarcon su afecto y su ayuda profesional y me siento satisfecho dehaber contribuido a iniciarlos en sus respectivas carreras docen-tes e investigadoras, aunque, como dice la letra de la famosacopla, “les enseñé a volar pero no puedo seguir su vuelo”.

Todos ellos se van a ver reflejados en este discurso, puescada pasaje les recordará su participación en esta historia yvolverán a evocar la emoción inigualable que se manifiestacuando se contribuye al conocimiento de los seres vivos, a sunivel más íntimo, allí donde las moléculas dictan sus leyes,aunque encauzadas singularmente hacia el quebrantamientode la entropía.

En estos agradecimientos no puedo olvidar a mi maestro,y no sólo porque parte del honor que hoy recibo se debe a suguía y enseñanza, sino porque su entusiasmo por el hombre ysu preocupación por su sufrimiento, se ven hoy reflejados eneste discurso, que quiere ser un acercamiento bioquímico alconocimiento de los sufrimientos que padecen nuestros reciénnacidos cuando el curso de su desarrollo se ve frustrado por laintervención de circunstancias indeseadas.

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De mi maestro, el Profesor Federico Mayor Zaragoza, heaprendido que lo importante no es investigar, sino investigarlo importante. Y lo importante es aquello que la sociedaddemanda y, muy especialmente, aquello que demanda porquepuede mejorar su verdadero bienestar, aquel que proviene denuestro bien más apreciado: la salud. De él he aprendido a serfarmacéutico, es decir, a dedicar todos mis esfuerzos a inten-tar disminuir el sufrimiento de los demás. Él me hizo ver elsufrimiento del niño enfermo y cómo los bioquímicos podrí-amos contribuir a la prevención de sus enfermedades. Él mecondujo a la Bioquímica Perinatal y, gracias a ello, he impul-sado a mi grupo al estudio bioquímico del recién nacido, loque nos ha permitido hacer algunas propuestas para la preven-ción de algunas secuelas neurológicas de las que hasta ahora sehabían considerado como inevitables.

Antes de pasar al tema específico de mi discurso permí-tanme agradecerles, Excmos. Señoras y Señores académicos, elhonor que hoy recibo al ingresar como académico de númerode esta Real Academia de Medicina de Salamanca. Créanmeque es para mí un enorme motivo de satisfacción recibir laconfianza de este claustro, que representa lo más destacado dela intelectualidad salmantina. En este sentido, me siento arro-pado hoy por todos ustedes que han valorado mi curriculumvitae y han confiado en mí como futuro colaborador de losproyectos de esta digna corporación. Debo destacar de unamanera particular las deferencias que he recibido del Presidentede esta Real Academia, el Profesor Dr. D. José Ángel GarcíaRodríguez y que me animaron en el decisivo paso de optar poruna plaza en esta digna institución. A los anteriores Presidentey Secretario, profesores José Antonio González y LucianoMuñoz Barragán, que tanto me ayudaron en mi esfuerzo detender un puente entre esta Real Academia y la AcademiaNacional de Medicina de México, a la que tanto me honro en

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pertenecer. Y a todos ustedes que con su voto apoyaron mientrada en esta ilustre Academia y que me han permitido lasatisfacción de sentirme hoy entre ustedes.

En el año 1972 volvía de Inglaterra con la plena confianzaen mí mismo que llevaba consigo haber culminado mi etapapostdoctoral con uno de los más eminentes científicos delmomento: Sir Hans Krebs. De hecho, su cuantitativo conceptodel metabolismo, unido a su profunda convicción de que losprocesos bioquímicos sólo eran tales cuando se conocía la tele-onomía de tan enrevesado conjunto de reacciones, había revo-lucionado la Bioquímica. En este sentido, él afirmaba que nohabía descubierto el ciclo tricarboxílico, el que luego llevó sunombre, el de ciclo de Krebs, sino que tuvo el honor de ser elprimero en entender para qué servía el mencionado ciclo y queresultó ser para realizar el más grande paso evolutivo de losseres vivos, aquél que generaría la denominada “guerra deloxígeno”. En efecto, desde aquel momento, los seres vivos queaprendieron a utilizar el oxígeno como aceptor final de elec-trones multiplicaron por varios órdenes de magnitud su rendi-miento energético, mientras que aquéllos que no dieron el pasodecisivo fueron relegados a nichos marginales o murieron presade sus radicales libres. Pues bien, Krebs fue el descubridor deesta turbina en la que se consumen los sustratos energéticos yque confiere a los seres aeróbicos este extraordinario poder conel que han dirigido férreamente la evolución.

Después de haber descubierto el ciclo de la urea, el ciclotricarboxílico e infinidad de reacciones y de enzimas, en elmomento que yo me incorporé a su laboratorio el profesorKrebs estaba empeñado en demostrar el valor fisiológico de loscuerpos cetónicos. Es necesario recordar que, hasta esemomento, los cuerpos cetónicos eran considerados metaboli-tos patológicos, que sólo se producían en la diabetes, en lacetosis séptica o en el último periodo del embarazo. Sin embargo,

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los estudios de Krebs demostraron que los cuerpos cetónicos seproducen en circunstancias fisiológicas y que constituyen unsustrato alternativo a la glucosa que permite el desarrollo delcerebro aún en las circunstancias menos favorables.

Pueden entender que, sumergido en este ambiente de tanprofundo conocimiento del metabolismo, tomé el decididopropósito de que, junto al duro trabajo de laboratorio, deberíaadquirir un extenso conocimiento del metabolismo, si queríaestar a la altura de las circunstancias. Dado que los cuerposcetónicos se producen por la oxidación de los ácidos grasos, eltrabajo me condujo al estudio del metabolismo de los lípidos.Esto fue afortunado, pues me permitió estudiar una parte delmetabolismo para mí poco explorada. De hecho, mi trabajode tesis había consistido en la dilucidación del mecanismo deacción del hipoglucemiante oral en boga, es decir, la fenfor-mina, que luego resultó ser el cabeza de serie de un grupo defármacos del que hoy es universalmente utilizado: la metfor-mina. Después de infructuosos experimentos tuvimos la fortunade descubrir que el efecto antidiabético de estos fármacos radi-caba en la inhibición de la gluconeogénesis, lo que disminuíala síntesis de novo de glucosa y, por consiguiente, permitíareducir la hiperglucemia. De modo que a mi llegada a Oxfordestaba familiarizado con el metabolismo glucídico, pero no conel lipídico, del que sólo poseía el conocimiento teórico nece-sario para impartir la docencia correspondiente. Sin embargo,los fondos bibliográficos de la Universidad de Oxford no consis-tían sólo en los codiciados códices de la Bodleian Library, sinotambién los necesarios para mí de la Radcliffe Scientific Library,en donde se depositan todas las revistas científicas relevantes.No fue difícil, por tanto, conseguir las fuentes en la que buscarlos conocimientos; más arduo fue asimilarlos y ordenarlos. Peroun poco por necesidad y un mucho por patriotismo en demos-trar el buen nivel de la ciencia española, conseguí a poner al día

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mis conocimientos y pude aprovechar, así, la oportunidad quese me brindaba de trabajar codo con codo con una de las másaltas personalidades científicas del momento.

Entenderán ustedes, Señoras y Señores académicos, Señorasy Señores, que a mi vuelta a España me sintiera lleno deconfianza y dispuesto a abordar con éxito cualquier proyectode investigación por modernas técnicas que requiriese. Sinembargo, como tantas veces, la propia Naturaleza me bajó delas nubes con una de sus frecuentes lecciones de humildad.El objeto de mi nuevo estudio, ya en tierras españolas, el reciénnacido, no hacía más que sorprendernos por sus peculiarida-des, por sus casi excentricidades bioquímicas. De hecho, elneonato parecía incumplir todos los dogmas metabólicos vigen-tes. Desde la supuesta inducción inmediata de la gluconeogé-nesis, que demostramos tardía y con un tempo característico,a la anaerobiosis postnatal transitoria, que resultó inexistentey, por tanto, no relacionada con la oclusión del ductus arterio-sus, ni con la supuesta inmadurez de la maquinaria respirato-ria. Desde el punto de vista endocrino, las mismas sorpresas:la insulinemia no parecía seguir a la glucemia y el glucagón noinducía la glucogenolisis. El secreto estaba en que el neonatoguarda el glucagón para la tardía inducción de la gluconeogé-nesis, mientras que de las señales inmediatas se encarga la adre-nalina, segregada tras la obliteración del cordón umbilical. Mássorpresas: la autofagia, un sistema de supervivencia extrema,se induce inmediatamente tras el nacimiento y es vital para laviabilidad del neonato, pues la deficiencia en Atg5, un genesencial en el proceso autofágico, produce la muerte inmediatadel recién nacido. Quién pudiera pensar que el recién nacidodegrada sus propios hígado y corazón como fuente de amino-ácidos esenciales. Sin embargo, la teleonomía de este hecho esclara: impedir a toda costa la interrupción del desarrollo de susistema nervioso. Como ven, un ritmo bien diferente al de

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alimentación/ayuno del adulto. Ni funcionamiento del cicloglucosa/ácidos grasos de Garland, ni dictadura del par insu-lina/glucagón. En fin, una orquesta nueva en la que los mismosinstrumentos utilizan diferentes tempos. E interpretando unasinfonía de introducción a la vida que se estrenará e inmedia-tamente será retirada del cartel, pero que de su correcta ejecu-ción dependerá el resto de nuestra vida.

Pues bien, una vez recuperados de nuestra sorpresa inicial,y ahora sin los prejuicios derivados de los dogmas bioquími-cos, abordamos el estudio de la bioquímica perinatal, poniendoun especial énfasis en los efectos de la prematuridad. De ellosderivaron los resultados que voy a resumir a continuación yque, en la edición escrita de este discurso, pueden conocer endetalle.

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I N T RO D U C C I Ó N

El ácido láctico como sustrato metabólico del recién nacido

Cuando iniciamos nuestro trabajo, la presencia de ácidoláctico en la sangre del recién nacido era conocida como elíndice más fiable de sufrimiento perinatal. De hecho, de suevolución postnatal podían pronosticarse las posibles secuelasneurológicas ocasionadas por el trauma hipóxico-isquémico.El valor clínico de este índice permanece inalterable hoy endía; lo que ha cambiado considerablemente es la interpreta-ción bioquímica del fenómeno. Así, nuestros primeros resul-tados demostraron que el ácido láctico se acumula en la sangredel recién nacido, pero no sólo en situaciones patológicas, sinotambién en circunstancias normales, es decir, cuando se accedea la vida extrauterina en condiciones absolutamente fisiológi-cas. Pero aún más sorprendente: el ácido láctico que se haacumulado en la sangre del feto durante el término de la gesta-ción y primeros minutos después del nacimiento, se consumerápidamente, en un proceso de vital importancia en la adap-tación a la vida extrauterina. De hecho, la hiperlactiacidemiaque se presenta en circunstancias patológicas es debida, prin-cipalmente, a la inhibición del consumo del ácido láctico, másque a su superproducción a través de la glucolisis anaerobia.La primera conclusión de estos resultados es que la etiopato-genia de la hiperlactiacidemia no es tanto la acumulación delácido láctico, como la inhibición de su propia utilización. Estehecho, lejos de ser un matiz bioquímico de puro interés acadé-mico, tiene una extraordinaria importancia. En efecto, si el

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ácido láctico se consume en condiciones normales, se trata deun sustrato utilizado para el crecimiento de los tejidos neona-tales en un período tan crítico como es el que sigue inmedia-tamente al nacimiento. Es más, si en situaciones patológicas elácido láctico no se consume, los tejidos neonatales pueden verseprivados de la energía que deriva de su catabolismo. Por lotanto, al valor semiológico del ácido láctico hay que añadirahora su valor metabólico, al constituirse en sustrato impres-cindible para el desarrollo del neonato.

El neonato consume ácido láctico sin convertirlo previamenteen glucosa

Cualquier estudiante de bioquímica sabe, sin embargo, queel ácido láctico es un excelente sustrato gluconeogénico, esdecir, que puede transformarse en glucosa mediante un procesoque es muy activo cuando el suministro de glucosa está seria-mente disminuido. Es más, la hipoglucemia es característicadel recién nacido, lo que indica que, en estas circunstancias,las disponibilidades de glucosa están muy limitadas. Por consi-guiente, todo parecía indicar, en un principio, que el ácidoláctico se consumía inmediatamente tras el nacimiento,mediante su transformación en glucosa a través de la vía gluco-neogénica. Sin embargo, esta hipótesis de trabajo fue falsán-dose paulatinamente, a la vista de los resultados obtenidos ennuestro propio laboratorio. En primer lugar, observamos quela actividad de las principales enzimas gluconeogénicas erademasiado baja como para dar cuenta del extraordinarioconsumo de ácido láctico observado en nuestros experimen-tos. Más tarde, demostramos que la síntesis de glucosa a partirde ácido láctico era prácticamente indetectable durante elperíodo en el que el consumo de ácido láctico era más osten-

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sible. Este hecho explicaba nuestros resultados previos, en losque no se observaba incorporación de ácido láctico en glucosao glucógeno durante la utilización postnatal de ácido láctico.Precisamente estos últimos resultados abrieron la puerta defi-nitiva a nuestra investigación, al demostrar que el ácido lácticotenía un destino metabólico muy diferente al de su transfor-mación en glucosa. Demostramos, en efecto, que, en estascircunstancias, el ácido láctico se oxida mayoritariamente enel ciclo de Krebs, lo que indica claramente que el ácido lácticoes un sustrato energético directo para los tejidos neonatales.

El ácido láctico se utiliza como sustrato energético y plástico

Este último hecho infligía un duro golpe al concepto deque la lactiacidemia era simplemente un síntoma patológico.Por el contrario, nuestros resultados demostraban que el ácidoláctico servía, –como la glucosa y los cuerpos cetónicos–, aldesarrollo de los tejidos neonatales y que, por consiguiente,cualquier trastorno en su metabolismo podía conducir a efectosdeletéreos en el recién nacido. Nuestro interés por el ácidoláctico creció aún más al descubrir que este sustrato tambiénservía como precursor de lípidos, cuya síntesis es muy activadurante el desarrollo. Este hecho es muy importante si pensa-mos que los lípidos constituyen, junto con las proteínas, losprincipales componentes de las estructuras cerebrales, jugandoun papel importantísimo en la formación de las estructurasneuronales, así como en las de astrocitos y oligodentrocitos.Definitivamente, el ácido láctico se señalaba como el sustratopuente que une la nutrición transplacentaria con la lactancia,sustituyendo a la glucosa durante el período postnatal inme-diato, y abriendo paso a la utilización posterior de ácidos grasosy cuerpos cetónicos. En otras palabras, el ácido láctico es el

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único sustrato disponible inmediatamente tras el nacimiento,sirviendo de fuente de energía y esqueletos carbonados duranteel período de máxima vulnerabilidad postnatal.

El cerebro utiliza ácido láctico como sustrato preferente

La vulnerabilidad de los tejidos neonatales es máxima inme-diatamente tras el nacimiento, puesto que, en estas circuns-tancias, el neonato tiene que mantener su actividad metabólicaa costa de sus propias y escasas reservas. Sin embargo, el casodel cerebro es especialmente delicado dado que, durante esteperíodo, se llevan a cabo etapas decisivas en su desarrollo. Noes necesario recordar que el desarrollo del cerebro está consti-tuido por una serie de etapas estrictamente sincronizadas ysecuenciadas, en las que ningún paso puede omitirse o retra-sarse, so pena de causar secuelas irreversibles. Tal es la servi-dumbre de este extraordinario proceso, –en que las célulasproliferan y emigran, se diferencian y se relacionan molecu-larmente e, incluso, mueren–, en el curso del irreversible caminohacia la consecución de un tejido de extraordinaria compleji-dad y capacidad. Frente a los demás tejidos del neonato, quepueden adecuar el tempo de su desarrollo a la posible disponi-bilidad de sustratos metabólicos e incluso autodegradarse parasuministrar aminoácidos, el cerebro debe continuar su desarrollocon independencia de la fluctuación del suministro de sustratos.

Se comprende, pues, nuestro interés por conocer si el ácidoláctico era utilizado por el cerebro durante la etapa inmedia-tamente postnatal. Desde los primeros ensayos, nuestros resul-tados mostraron claramente que el ácido láctico es el sustratomás importante del cerebro en estas circunstancias, siendo,incluso, preferido a la glucosa y a los cuerpos cetónicos. Loinesperado de este hecho nos obligó a comprobarlo en cortes

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de cerebro incubados in vitro, células aisladas de cerebro y, másrecientemente, en neuronas, astrocitos y oligodendrocitos encultivo primario. En apoyo del significado fisiológico de estosresultados, observamos que el ácido láctico inhibe la utiliza-ción de glucosa, lo que sugiere que el ácido láctico ocupa ellugar de la glucosa como sustrato metabólico universal, reser-vando, en estas circunstancias, la glucosa para destinos muyespecíficos, tales como la glicerogénesis, el ciclo de las pento-sas fosfato o la síntesis de glicolípidos. De estos hechos se infiereque el ácido láctico mantiene el desarrollo del cerebro durantela etapa que sigue inmediatamente al nacimiento, siendo elprincipal sustrato para la proliferación y diferenciación deneuronas, astrocitos y oligodendrocitos.

Estos resultados fueron confirmados por el grupo deFernandes, Berger y Smit en niños con el síndrome de vonGierke, en los que, mediante diferencias arteriovenosas, demos-traron que el cerebro de estos recién nacidos utilizaba ácidoláctico como único sustrato disponible. Estos resultados resol-vieron la paradoja de cómo estos recién nacidos continúan eldesarrollo de su sistema nervioso a pesar de sufrir hipogluce-mias que, en otras circunstancias, serían incompatibles con lavida. De hecho, el ácido láctico producido como consecuen-cia del déficit de glucosa-6-fosfatasa, se aprovecha para sumi-nistrar energía y esqueletos carbonados para el cerebro endesarrollo. De esta manera nuestros resultados han contribuidoal conocimiento de la etiopatogenia molecular de esta enfer-medad que es, sin duda, la más frecuente de las glucogenosis.

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Inhibición de la utilización de ácido láctico en el neonatoprematuro

Al ponerse de manifiesto la importancia del ácido lácticocomo sustrato del cerebro en desarrollo, otro hecho muy impor-tante tomó carta de naturaleza. En efecto, si la utilización deácido láctico es tan decisiva en el desarrollo cerebral, aquellassituaciones patológicas que cursen con hiperlactiacidemiapueden resultar en secuelas irreversibles de origen neurológico.Nuestro interés se centró, pues, en el estudio de aquellas situa-ciones en que habíamos observado hiperlactiacidemia, espe-cialmente, en las de prematuridad, hipoxia, hipotermia o con“ductus arteriosus patente”.

La puesta a punto de un modelo experimental de prema-turidad nos permitió comprobar que el neonato prematuropresenta altas concentraciones de ácido láctico en sangre, hechoque se acompaña de una clara resistencia a su utilización. Consi-derando nuestros resultados anteriores sobre el destino del ácidoláctico, parecía claro que el cerebro del prematuro carecía delos precursores necesarios para su normal desarrollo. De hecho,este fenómeno podía constituir el principal handicap metabó-lico del recién nacido prematuro, puesto que indicaba que elnacido pretérmino está sometido a una situación de precarie-dad metabólica conducente, posiblemente, a daños irrepara-bles en el cerebro. Por consiguiente, nos planteamos el estudiode este fenómeno, comenzando por la investigación del origende la hiperlactiacidemia.

Puesto que habíamos demostrado que el ácido láctico reque-ría oxígeno para su total aprovechamiento, nuestra atención secentró en el estudio de las oxemias que el prematuro presentaen las horas siguientes al nacimiento. En efecto, la correlaciónexistente entre la concentración de oxígeno y la de ácido lácticoen sangre del recién nacido prematuro era extraordinariamente

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significativa, confirmando el hecho de la asociación causa-efectoentre la hipoxia y la hiperlatiacidemia del prematuro. Faltabapor conocer el origen de la hipoxia del prematuro. Dos posi-bilidades se nos presentaban como probables. La primera deellas es la presencia del “ductus arteriosus patente”, que transi-toriamente puede sufrir el recién nacido pretérmino. En efecto,un retraso en la obliteración del ductus arteriosus produce undéficit de la oxigenación de la sangre con el resultado de lahipoxia tisular concomitante.

Un delicado modelo experimental de “ductus arteriosuspatente”, nos permitió descartar a éste como el origen de lahipoxia del prematuro, dado que el retraso en la oclusión delductus no puede dar cuenta de la severa hipoxia que presentael neonato prematuro durante el periodo postnatal temprano.Sin embargo, el déficit de surfactante, es decir, el déficit de estesofisticado componente lipoproteico que tapiza el lumen delalveolo pulmonar, parece directamente relacionado con lahipoxia. En efecto, el tratamiento de la madre con dexameta-sona, no solamente incrementa la concentración pulmonar desurfactante, sino que consigue remitir considerablemente lahipoxia. En definitiva, la hipoxia del recién nacido prematuroestaba causada por la disfunción del transporte de oxígeno quetiene lugar a través de las membranas pulmonares, lo que, final-mente, resulta en la hiperlactiacidemia por inhibición delconsumo de ácido láctico. Nuestros experimentos relativos alefecto de la dexametasona sobre la hipoxia postnatal del prema-turo nos permitieron, además, constatar la existencia de unarelación directa entre el contenido pulmonar de surfactante yla mortalidad postnatal. Se trata de una evidencia directa queseñala a la hipoxia, y subsecuente hiperlactiacidemia, como laetiología molecular de la morbi-mortalidad del prematuro.

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HOMEOSTASIS ENERGÉTICA PERINATAL

Preparación fetal “pre partum”

Entre los tejidos que el feto va a necesitar con más urgen-cia en el momento del nacimiento se encuentra el pulmón, quetiene que hacerse cargo de la oxigenación de la sangre una vezque cesa el aporte transplacentario. Un elemento esencial enla correcta transferencia de oxígeno a nivel alveolar es el deno-minado “surfactante”, que recubre la membrana luminal de losalveolos permitiendo la plasticidad necesaria durante la tensióny distensión pulmonares. El surfactante está constituido, prin-cipalmente, por fosfolípidos que colaboran decisivamente enla regulación de la tensión superficial del alveolo. En estesentido, la necesidad de la síntesis del surfactante en las proxi-midades del parto obliga al pulmón a comportarse de maneradiferente a otros tejidos.

Por esta razón, nos interesamos en el estudio del metabo-lismo pulmonar durante el periodo perinatal. Nuestros resul-tados pusieron de manifiesto que la síntesis de glucógenopulmonar decrece muy significativamente durante los últimosdías de la gestación, hasta ser casi imperceptible en las cerca-nías del parto. La caída de la síntesis de glucógeno se corres-ponde con la inducción de la glucogenolisis, que acaba con lasreservas de glucógeno pulmonar días antes del nacimiento. Estehecho es concordante con la hipótesis de que el glucógenopulmonar es el precursor de los fosfolípidos del surfactante. Enefecto, durante este período, la lipogénesis de novo en el pulmónes creciente, alcanzándose un máximo durante el último día

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de la gestación. En efecto, la medida de la concentración delsurfactante pulmonar en estas circunstancias revela que suacúmulo es paralelo a la lipogénesis total. Por otro lado, elprocesamiento de estos datos permite asegurar que el prema-turo presenta en el momento del nacimiento menores concen-traciones de surfactante, lo que, previsiblemente, disminuye laplasticidad de la membrana alveolar del prematuro.

En resumen, la lipogénesis de novo en el pulmón continúaalta y estable durante los últimos días de la gestación, permi-tiendo la síntesis de fosfolípidos, que son los componentes esen-ciales del surfactante. Por otro lado, llama poderosamente laatención que el comportamiento del metabolismo del glucó-geno en pulmón es diametralmente opuesto al hepático. Enefecto, el glucógeno se acumula en pulmón en un período dela gestación anterior al inicio de la síntesis hepática de glucó-geno, alcanzando sus máximos precisamente cuando empiezaa detectarse la síntesis de glucógeno en hígado. Sin embargo,este hecho no es accidental, puesto que precisamente ahora,cuando se inicia la síntesis de glucógeno en otros tejidos,comienza la degradación del glucógeno pulmonar. La razón deeste extraño comportamiento es sencilla: el glucógeno pulmo-nar es el principal precursor de los fosfolípidos del surfactante.Así, cuando comienza la síntesis de fosfolípidos se inicia laglucogenolisis pulmonar. De esta manera, se asegura la sínte-sis de fosfolípidos pulmonares, durante un período en que lasprioridades fetales obligan al encauzamiento de toda la glucosadisponible hacia la síntesis de las reservas energéticas impres-cindibles para la supervivencia postnatal. Gracias a esta refi-nada regulación, el neonato poseerá en el momento delnacimiento las delicadas estructuras alveolares que le permiti-rán una correcta adquisición de oxígeno, aumentando el rendi-miento de la maquinaria metabólica como consecuencia de lautilización de los procesos aerobios.

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La fiabilidad de nuestro método para la medida de la velo-cidad de la lipogénesis nos permitió aplicarlo al estudio de lalipogénesis cerebral. En efecto, la lipogénesis es muy activa enel cerebro durante el período perinatal. En este sentido, nues-tros resultados pusieron de manifiesto que la lipogénesis cere-bral es sustancial durante el último período de la gestación, nosufriendo cambios significativos en las cercanías del parto. Estosresultados sugieren que la síntesis de las estructuras cerebraleses tan importante que la lipogénesis en cerebro prosigue aúndurante el último período de la gestación

La unidad materno-fetal muestra una sucesión de priori-dades conforme avanza el crecimiento del conceptus. Así, durantela primera mitad de la gestación la madre utiliza el exceso caló-rico de su ingesta para acumular reservas en su propio tejidoadiposo, con objeto de afrontar con éxito las futuras deman-das del crecimiento fetal. Sin embargo, durante el segundoperíodo de la gestación las prioridades se establecen cara al feto,dirigiendo el suministro de sustratos de acuerdo con las nece-sidades fetales. Sin embargo, dentro del propio feto se esta-blecen, a su vez, prioridades dependiendo de la importancia yoportunidad de los procesos. La lipogénesis de novo en lostejidos fetales es un buen ejemplo de ello. En este sentido, nues-tros resultados mostraron que existe una drástica disminuciónde la velocidad lipogénica en hígado fetal conforme se acercael parto. Este hecho sugiere que el hígado se prepara para elparto puesto que, inmediatamente tras él, la lipogénesis seráinsignificante, dado que los lípidos se aportan ya sintetizadosen la leche materna. Sin embargo, como hemos visto antes, lalipogénesis pulmonar crece durante este tiempo, lo que pareceindicar que la importancia funcional de los fosfolípidos pulmo-nares obliga a continuar su síntesis hasta el momento del parto.Es más, la disminución de la lipogénesis hepática puede tener elobjeto de reservar los sustratos lipogénicos para el desarrollo

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pulmonar. Por consiguiente, podemos afirmar que la lipogé-nesis de novo está destinada, principalmente, a la síntesis deestructuras celulares, siendo muy activa en hígado durante elúltimo período de la gestación, pero disminuyendo drástica-mente en las cercanías del parto. Esta disminución de la lipo-génesis hepática fetal está, posiblemente, condicionada por elencauzamiento de la glucosa hacia la síntesis de glucógeno,muy activa en estas circunstancias. Sin embargo, la disminu-ción de la lipogénesis hepática no se corresponde con la de lalipogénesis en otros tejidos donde, como hemos mencionadoanteriormente, no existen variaciones durante los tres últimosdías o aumenta muy significativamente (cerebro y pulmón,respectivamente). Es necesario destacar el hecho de que el ayunode la madre hace caer drásticamente la lipogénesis fetal en elhígado y el pulmón, sin afectar a la del cerebro. Este hechoindica la existencia de una prioridad manifiesta en el desarro-llo del cerebro fetal, preservándolo de las posibles influenciasexógenas (véase más adelante).

Durante el período prepartum, el feto acomoda la dotaciónenzimática de sus tejidos a los procesos metabólicos que van aser de inmediata utilización postnatal. Junto con los procesosmetabólicos más generales, como son la glucogenolisis, lipoli-sis, etc., el feto se prepara teleonómicamente para otros proce-sos más específicos de la vida neonatal. El ejemplo más notablede estos últimos es el de la cetogénesis, cuyas enzimas se inducendurante los últimos momentos de la vida fetal, con objeto depreparar al neonato para la síntesis de cuerpos cetónicos que,como veremos más tarde, serán la principal fuente de energíadel cerebro durante la lactancia. Otro ejemplo de la prepara-ción del feto para la vida extrauterina es el caso de la prepara-ción enzimática para la síntesis y utilización del ácido láctico.En este sentido, en el curso de nuestra investigación se hizoevidente que el consumo de ácido láctico constituye un hecho

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fundamental en la supervivencia del recién nacido. Pues bien,dado que el consumo de ácido láctico durante el períodopostnatal está directamente relacionado con las concentracio-nes de oxígeno en sangre, consideramos necesario investigarlos cambios ocurridos en la proporción de las isoenzimas de lalactato deshidrogenasa, con objeto de dilucidar la dotación deestas isoenzimas existente en el hígado fetal en el momento delnacimiento. Asimismo, pudimos correlacionar la proporciónde las isoenzimas de la lactato deshidrogenasa con las concen-traciones de oxígeno en sangre fetal. En este sentido, nuestrosresultados pusieron de manifiesto que la proporción de la isoen-zima tipo 4 aumenta hasta alcanzar un máximo en los últimosdías de la gestación, disminuyendo después, en las cercaníasdel parto. El comportamiento de la isoenzima tipo 5, en estascircunstancias, es el inverso, demostrándose que ambas isoen-zimas guardan relación con las concentraciones de oxígeno ensangre fetal. Por consiguiente, podemos concluir que el oxígenoinduce la síntesis de las isoenzimas de la lactato deshidroge-nasa más adecuadas para el consumo de ácido láctico, dismi-nuyendo las responsables de su síntesis. Por otro lado, estosresultados son la primera prueba realizada in vivo que confirmala hipótesis de Kaplan sobre la regulación de las isoenzimas dela lactato deshidrogenasa por la concentración tisular deoxígeno. La hipótesis prevé la existencia de una lactato deshi-drogenasa específica de cada tejido, de acuerdo con las dispo-nibilidades de oxígeno del propio tejido. Nuestros resultadosno sólo confirman la hipótesis, sino que, además, demuestranque la concentración de las isoenzimas está correlacionadadirecta o inversamente con la cantidad de oxígeno disponible.

Durante el último período de la gestación todos los tejidosfetales acumulan una considerable cantidad de glucógeno. Así,no sólo acumulan glucógeno aquellos tejidos que durante lavida adulta poseen un metabolismo del glucógeno muy activo,

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tales como el músculo y el hígado, sino incluso lo hacen tejidostan transitorios como la placenta. Sin embargo, las dos prin-cipales reservas de glucógeno a tener en cuenta son las delmúsculo y las del hígado. En este sentido, las reservas del glucó-geno muscular en el momento del nacimiento son similares omuy superiores (3 veces en el caso del hombre) a las existentesen el adulto. Más notable es el caso del corazón de feto humano,que posee 10 veces mas glucógeno que el del adulto. Muchomás importante desde el punto de vista metabólico es elacúmulo de glucógeno en hígado, pues al contrario del acumu-lado en músculo, que sólo puede ser utilizado in situ, el glucó-geno hepático está destinado a suministrar glucosa a todos lostejidos a través del torrente circulatorio. El glucógeno seacumula en el hígado fetal de rata durante el último períodode la gestación, hasta alcanzar concentraciones dobles de lasobservadas en el hígado del adulto alimentado. Como veremosmás tarde, el neonato prematuro no consigue alcanzar en elmomento del nacimiento más que un 40% de las reservastotales de glucógeno, enfrentándose a la vida extrauterina conescasísimas reservas energéticas (véase más adelante).

Adaptación del metabolismo materno al desarrollo del “conceptus”

Puesto que la gestante aporta la totalidad de los sustratosrequeridos por el feto, es evidente que el metabolismo maternodebe adaptarse considerablemente para poder aportar a losnuevos tejidos del conceptus los sustratos necesarios para sucrecimiento. Aunque nuestro trabajo se ha centrado en el propiorecién nacido, hemos estudiado ciertos aspectos de la adapta-ción del metabolismo de la gestante a su nueva situación, puessin estos datos resultaría imposible enunciar cualquier hipóte-sis acerca de lo que pensamos ocurre en los tejidos fetales. Es

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más, tenemos que considerar el metabolismo materno comopromotor del crecimiento fetal y no como un mero acompa-ñante que soporta la presencia de un cuerpo extraño. En estesentido, la utilización del agua tritiada como marcador lipo-génico nos ha permitido, no sólo la utilización de un trazadorque pasa libremente la barrera placentaria distribuyéndoseuniformemente en los compartimentos materno y fetal, sino,muy decisivamente, la oportunidad de medir la lipogénesisfetal y materna sincrónicamente, es decir, sin retrasos o desfa-ses debidos a la distribución de los sustratos.

En este sentido, la lipogénesis hepática materna decrecedurante los últimos días de la gestación, incluso por debajo delos niveles observados en ratas no gestantes. Estos resultadosindican que el hígado materno restringe sus necesidades deglucosa para aportar al feto toda la glucosa disponible.Asimismo, la disminución de la lipogénesis hepática maternacoincide con la caída de los niveles plasmáticos de insulina.Este hecho está a favor de la hipótesis de que la lipogénesishepática se regula durante la gestación por los niveles de insu-lina circulante. Sin embargo, nuestros resultados sugieren queexisten otros factores hormonales que juegan un papel impor-tante en la regulación de la lipogénesis hepática materna enestas circunstancias. De hecho, la prolactina aumenta duranteel último período de la gestación, lo que sugiere que estahormona juega un papel importante en la regulación de la lipo-génesis hepática materna. Tampoco se descarta la contribucióndel 17-beta-estradiol y de la progesterona en la regulación dela lipogénesis materna. Sea como fuere, la disminución de lalipogénesis hepática tiene un significado bioquímico evidente.En efecto, la lipogénesis hepática materna cesa para aumentarlas disponibilidades fetales de sustratos. Una vez terminado elparto, sin embargo, el hígado materno eleva de nuevo su capa-cidad lipogénica, con objeto de enviar a la glándula mamaria

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los lípidos que, junto con los sintetizados in situ, formarán elcomponente mayoritario de la leche.

Por el contrario, el tejido adiposo materno aumenta progre-sivamente su capacidad lipogénica durante el último períodode la gestación y primer día de puerperio. De nuevo este tejidomaterno aumenta su capacidad de almacenar lípidos, a fin deadquirir las reservas adecuadas que permitan el suministrocontinuo de leche, aun en circunstancias de ayuno o de ingestarestringida. De hecho, la síntesis de lípidos sanguíneos sólodecrece el último día de gestación, recuperando los altos valoresobservados durante el primer día post partum. En este sentido,durante el último período de la gestación aumentan los ácidosgrasos circulantes en la sangre de la gestante, lo que tiene porobjeto suministrar a los tejidos maternos la energía necesariapara suplir el déficit producido por la fuerte demanda fetal.Sin embargo, el aumento de la concentración de ácidos grasosno se acompaña, al contrario de lo esperado, de un aumentoparalelo de la concentración plasmática de cuerpos cetónicos.Este hecho se explica por el consumo exarcerbado de cuerposcetónicos por algunos de los tejidos fetales. En este sentido,nuestros resultados indican que la capacidad cetogénica delhígado de la gestante está considerablemente aumentadadurante el último período de la gestación. El aumento de lasíntesis de cuerpos cetónicos es ostensible, tanto si se utilizaácido oleico como si se utiliza ácido octanoico como sustratocetogénico, lo que sugiere que la inducción de la cetogénesises de tipo general y no exclusivamente debida al aumento dela actividad de la palmitil-carnitina transferasa. Sea como fuere,nuestros resultados indican claramente que el hígado de lagestante produce más cuerpos cetónicos durante el últimoperíodo de la gestación. Por consiguiente, la presencia deconcentraciones normales de cuerpos cetónicos en sangre

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materna indica que el consumo de cuerpos cetónicos por lostejidos fetales es muy elevado en estas circunstancias.

Durante el último periodo de la gestación, el feto experi-menta un incremento ponderal de, aproximadamente, un terciode su peso. Este hecho es un índice del enorme esfuerzo maternopor mantener un suministro constante y elevado de nutrien-tes al feto. A excepción de los esqueletos carbonados de losaminoácidos, el resto de los carbonos que constituyen la estruc-tura fetal proceden de la glucosa que envía la madre al feto víatransplacentaria. No es de extrañar, pues, que la gestantepresente durante el último día de la gestación menores reser-vas de glucógeno, acompañadas de una clara hipoglucemia.Sin embargo, los sustratos gluconeogénicos más importantes,es decir, el ácido láctico y la alanina, están elevados en el plasmade la gestante durante este período. Por consiguiente, todosestos datos parecían sugerir que la gluconeogénesis maternapodría estar muy aumentada, aunque las demandas fetalesimpedirían la recuperación de la glucemia materna. En apoyode esta hipótesis, nuestros resultados indican que las principa-les enzimas de la gluconeogénesis, tales como la fosfoenolpi-ruvato carboxiquinasa y la fructosa-1,6-bisfosfatasa, están muyaumentadas al final de la gestación. En el caso de la fosfoe-nolpiruvato carboxiquinasa, tanto la enzima de hígado comola de riñón aumentan muy considerablemente, lo que pone demanifiesto que el proceso gluconeogénico en la gestante haadquirido una magnitud extraordinaria, sólo comparable alayuno más prolongado.

Estos datos, si bien indicadores de la existencia de una activagluconeogénesis en las gestantes, resultaban insuficientes sinla medida de la capacidad gluconeogénica real. Sin embargo, lamedida de la gluconeogénesis in vivo en un sistema comola gestante, compuesto por, al menos, dos compartimentos,resultaba extremadamente delicado. En este sentido, junto a

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medidas muy cuidadosas, los resultados tuvieron que ser calcu-lados mediante los métodos más fiables en cuanto a optimiza-ción de las medidas. Gracias a la utilización de estos métodos,podemos afirmar que la gestante posee, durante el últimoperíodo de la gestación, una capacidad gluconeogénica doblede la existente en la rata no gestante, mostrando incluso, unrecambio de ácido láctico casi cinco veces mayor. De hecho,de acuerdo con estos resultados, la madre suministra más de lamitad de la glucosa requerida por el feto, gracias a la induc-ción de la gluconeogénesis, mientras que la mitad restantepodría ser aportada por la transferencia directa de la glucosaprocedente de la ingesta.

Durante la gestación, el comportamiento metabólico delconceptus es de auténtico parasitismo. De hecho, el feto recibede la madre el oxígeno y todos los sustratos necesarios para sudesarrollo. Estos últimos son suministrados por la madre en laforma más elaborada posible, de manera que requieran unatransformación mínima. Este hecho condiciona las caracterís-ticas de los nutrientes restringiéndolos, principalmente, aglucosa y aminoácidos. Es bien conocido que la transferenciade oxígeno a nivel placentario es discreta, manteniéndose muybajos niveles de oxígeno en sangre fetal. Sin embargo, la altaafinidad de la hemoglobina fetal asegura el suministro deoxígeno a los tejidos fetales, lo que da origen a un alto recam-bio de oxígeno a pesar de las bajas oxemias detectadas. En estesentido, el viejo concepto de la anaerobiosis fetal debe ser descar-tado a la luz de los estudios recientemente llevados a cabo. Así,aunque el feto requiere poca energía para el ejercicio muscu-lar, termogénesis, etc., su metabolismo oxidativo es muy alto.Este dato contrasta con la inmadurez de la mitocondria delhígado fetal en el momento del nacimiento. Sin embargo, lasconcentraciones de oxígeno en sangre fetal caen drásticamenteen las proximidades del parto. Este hecho, junto con la caída

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de la concentración de nucleótidos adenílicos, y muy espe-cialmente del ATP, durante los dos últimos días de la gesta-ción, podrían explicar per se la baja actividad respiratoria de lamitocondria hepática en el momento del nacimiento.

La glucosa constituye el principal sustrato fetal, utilizán-dose tanto como fuente de energía como de esqueletos carbo-nados para la síntesis de estructuras celulares. De hecho, conexcepción de los carbonos procedentes de los aminoácidos,todos los carbonos restantes de las estructuras fetales procedende la glucosa materna. Asimismo, la glucosa es la principalfuente de energía del feto, que la consume tanto por vía anae-robia como mediante la oxidación terminal a través del ciclotricarboxílico. Por consiguiente, no es de extrañar que la madreadapte su dotación metabólica para producir la mayor canti-dad de glucosa posible. Como hemos visto anteriormente, lagluconeogénesis hepática y renal de la gestante se ponen enfuncionamiento para suministrar glucosa al feto.

Otro posible sustrato fetal muy discutido es el ácido láctico,que parece ser utilizado por el feto de cordero, mientras que esproducido en exceso por el feto humano y el de rata. Sinembargo, aún en este último caso, nuestros resultados indicanque no puede descartarse la posibilidad de que el feto utiliceácido láctico como fuente de energía y esqueletos carbonados(véase más adelante).

Los requerimientos fetales de aminoácidos son grandes, yaque la proliferación celular exige una alta velocidad de síntesisde proteínas. Sin embargo, el feto toma de la madre muchamayor cantidad de aminoácidos de la necesaria para la síntesisde proteínas, lo que sugiere que el feto utiliza también losaminoácidos como fuente de energía. La mayor parte de los amino-ácidos proceden de la madre, siendo transportados vía trans-placentaria mediante transporte activo. Sin embargo, algunos

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aminoácidos, como el glutamato y el aspartato, no procedende la madre, por lo que resulta evidente que son sintetizadospor el propio feto. En este sentido, el feto posee la dotaciónenzimática necesaria para la transformación de la mayor partede los aminoácidos no esenciales. Recientemente se ha demos-trado, incluso, que el feto humano produce considerables canti-dades de alanina, además de la que toma de la sangre materna.Por otro lado, el catabolismo de aminoácidos en el feto es muyactivo, dado que al final de la gestación puede apreciarse laexistencia de una moderada ureogénesis. En este sentido, nues-tros resultados indican que el feto produce moderadas canti-dades de urea, que se acumula en sangre fetal y líquidoamniótico.

La importancia de los lípidos y, en especial, de los ácidosgrasos como sustratos fetales, está muy discutida. Sin embargo,parece evidente que los ácidos grasos cruzan la placenta en laespecie humana. Al parecer, los ácidos grasos que cruzan laplacenta se incorporan a triglicéridos hepáticos antes de sertransportados a los tejidos a la forma de lipoproteínas. Sea comofuere, la concentración de triglicéridos en sangre fetal es apro-ximadamente tres veces menor que en la del adulto y no sedescarta la posibilidad de que procedan de la síntesis de novohepática, que sólo cae en las proximidades del parto. Por otrolado, se ha sugerido que dos tercios de los lípidos que cruzanla placenta proceden de las VLDL maternas, cuyos triglicéri-dos podrían ser hidrolizados por la lipoproteína lipasa placen-taria. En este sentido, nuestros resultados demuestranclaramente la existencia de una considerable actividad de lalipogénesis de novo en placenta. Dado que nuestro método paramedir la actividad lipogénica mide exclusivamente la lipogé-nesis de novo y no la captación de los triglicéridos sanguíneos,nuestros resultados indican que, independientemente delposible trasiego de triglicéridos de la sangre materna a la fetal,

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la placenta sintetiza sus propios lípidos. Por otro lado, puestoque esta síntesis de lípidos la realiza la placenta durante el últimoperíodo de la gestación, es decir, cuando las estructuras placen-tarias están definitivamente establecidas, estos resultados parecenindicar que la síntesis de lípidos de novo, observada en nues-tros experimentos, tiene una clara misión pro foetus. Por otrolado, la madre envía al feto cuerpos cetónicos, que sirven desustratos fetales, especialmente en circunstancias excepciona-les tales como el ayuno materno.

Influencia de factores nutricionales y hormonales en el desarrollomaterno-fetal

Para el estudio del metabolismo fetal resulta de gran interésmodificar el metabolismo materno mediante alteraciones dealguno, o algunos, de los factores hormonales o nutricionales.El estudio de la respuesta a tales modificaciones puede arrojaruna luz considerable en el entendimiento de las pautas meta-bólicas seguidas por los seres vivos. En este sentido, hemossometido a la gestante a tres tratamientos, fundamentalmente.El primero es relativamente sencillo, pero muy ilustrativo dela regulación del metabolismo; nos referimos al ayuno. Elsegundo es muy complicado desde el punto de vista metodo-lógico pero de una gran utilidad clínica; es decir, la diabetesmaterna. Por último, el tratamiento materno con corticoideses un método habitual en la clínica como preventivo de la pato-logía asociada a la prematuridad. Estos tratamientos nos hanayudado a conocer el metabolismo del feto y de la gestante, ala vez que han contribuido a mejorar nuestros conocimientosacerca de los efectos primarios y secundarios ejercidos por estostratamientos.

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En este sentido, hemos estudiado la influencia del ayunomaterno sobre la lipogénesis en diversos tejidos de la madre,con objeto de acercarnos a conocer los efectos de la insufi-ciencia nutricional en el desarrollo del feto. Nuestros resulta-dos indican que el ayuno materno inhibe la lipogénesis en todoslos tejidos maternos y fetales estudiados, con excepción delcerebro fetal. Este hecho es una de las primeras pruebas bioquí-micas a favor de la hipótesis de la “protección” del cerebro fetalen situaciones adversas que tengan lugar durante la gestación.En efecto, incluso la lipogénesis pulmonar se ve afectada porel ayuno, hecho insólito si recordamos la importancia de lasíntesis de los fosfolípidos del surfactante, la cual tiene lugardurante este período. Sin embargo, sólo el cerebro mantieneinalterable su capacidad lipogénica, lo que parece indicar que,desde el punto de vista jerárquico, sólo el cerebro mantiene lamás alta prioridad. En efecto, el cerebro fetal puede utilizar,en estas situaciones excepcionales, cuerpos cetónicos y ácidoláctico que le son enviados por la madre vía transplacentaria.

La diabetes experimental causada por administración deestreptozotocina, al igual que la diabetes mellitus esporádica,se caracteriza por la presencia de hiperglucemia e hipoinsuli-nemia acompañadas de cetosis. En el caso de la diabetes de lagestante, la hiperglucemia materna se refleja en una hiperglu-cemia fetal permanente. Por esta razón hemos utilizado gestan-tes diabéticas por tratamiento con estreptozotocina, con objetode evaluar la influencia del aumento de la disponibilidad deglucosa sobre la lipogénesis “de novo” fetal. Sin embargo, lahiperglucemia fetal, provocada por la diabetes no controladade la gestante, no afecta a la velocidad lipogénica del hígado ypulmón fetales. Estos resultados indican que otros factores,además de la disponibilidad de glucosa, son responsables de laregulación de la lipogénesis “de novo” en los tejidos fetales. Eneste sentido, hay que hacer notar que los niveles de insulina

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fetal son normales en estas circunstancias, lo que, una vez más,señalaría a la insulina como la hormona reguladora de la lipo-génesis en los tejidos fetales. En este sentido, con objeto dedilucidar si la ausencia de efecto de la diabetes materna sobrela lipogénesis hepática y pulmonar del feto se debía a la inter-ferencia de algunos factores no controlados de la diabetes y noa la falta de efecto de la hiperglucemia fetal concomitante, deci-dimos estudiar los efectos directos de la glucosa mediante intu-bación intragástrica de gestantes normales con altas dosis deglucosa pura. Pues bien, la administración de glucosa no afectóa la lipogénesis de los tejidos maternos ni del pulmón fetal. Sinembargo, este tratamiento disminuye significativamente la lipo-génesis del hígado del feto. Este resultado, aparentemente para-dójico, puede explicarse si aceptamos que el mecanismo deregulación del metabolismo del glucógeno que se observa enel adulto sea operativo durante el período fetal tardío, encau-zando la glucosa hacia la síntesis de glucógeno en detrimentode la lipogénesis.

Es bien conocido que los glucocorticoides se utilizan paraacelerar la maduración fetal en circunstancias en que se temeun parto prematuro. Por esta razón, hemos querido estudiarlos efectos metabólicos de los glucocorticoides en el desarrollofetal. Así, el tratamiento con corticoides acelera muy sensible-mente la disminución de la velocidad lipogénica del hígado delfeto, indicando que el aumento de la síntesis de glucógenoproducido por los glucocorticoides disminuye las disponibili-dades de sustrato para la lipogénesis. Asimismo, estos resulta-dos indican que la glucosa materna es el principal sustrato dela lipogénesis fetal, de tal manera que, al ser requerida por lasíntesis de glucógeno, se priva a la lipogénesis de su principalprecursor. Por otro lado, el tratamiento con glucocorticoidesaumenta la concentración de fosfolípidos del surfactante pulmo-nar, lo que parece indicar que los glucocorticoides mejoran las

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propiedades tensioactivas del surfactante (ver más adelante).Asimismo, el tratamiento con glucocorticoides no inhibe laglucogenolisis pulmonar, permitiendo el suministro de la prin-cipal fuente de esqueletos carbonados para la síntesis de losfosfolípidos del surfactante.

La prelactancia. Un periodo de alto riesgo para el recién nacido

El principal objetivo de nuestro trabajo ha consistido enaportar datos que nos permitan conocer, con mayor profun-didad, la homeostasis energética del recién nacido prematuro.En efecto, si durante la vida adulta es de vital importancia elsuministro constante de sustratos energéticos a los diversostejidos, durante la adaptación a la vida extrauterina el mante-nimiento de la homeostasis energética resulta vital para la propiasupervivencia del recién nacido. Por esta razón, el feto se preparateleonómicamente para el momento del parto, que si bien esun episodio único, constituye uno de los momentos de mayordificultad y peligro. Gracias a esta preparación pre partum, elneonato puede sobrevivir con sus propias reservas hasta que laleche materna le suministre los nutrientes necesarios para sumantenimiento y desarrollo. En este sentido, hemos estudiadolos sistemas encargados del suministro de glucosa durante lavida neonatal temprana. De acuerdo con nuestros resultadospodemos afirmar que la inducción postnatal de la glucogeno-lisis y de la gluconeogénesis ocurre tardíamente en el neonatoprematuro, hasta tal punto que las disponibilidades de glucosaestán peligrosamente restringidas durante las primeras horasde vida extrauterina. Este hecho sitúa al prematuro ante unasituación extremadamente difícil, ya que tiene que sobrevivira una transición metabólica muy comprometida con escasísi-mas reservas energéticas.

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Por otro lado, la hipoxia que sufre el neonato prematurocomo consecuencia de su inmadurez pulmonar, inhibe la utili-zación de ácido láctico, lo que supone un importante hándi-cap metabólico para el recién nacido prematuro. En efecto, lainhibición de la utilización del ácido láctico no sólo promuevela persistencia de la acidosis sino que, aún más importante,priva al cerebro de su más importante sustrato metabólicodurante este período. En efecto, nuestros resultados indicanque el ácido láctico es el sustrato más importante del cerebroneonatal en el periodo que sigue al parto. Asimismo, la hipoxiainhibe la utilización de ácido láctico, lo que sitúa al cerebro delneonato prematuro en una situación de precariedad energé-tica. Por otro lado, parte del ácido láctico se utiliza en la sínte-sis de las estructuras cerebrales, lo que parece indicar que lainhibición de la utilización de ácido láctico observado en elneonato prematuro puede conducir a disfunciones cerebralesimportantes.

Como hemos visto anteriormente, el neonato pasa, en uncorto período de tiempo, de la dependencia materna más abso-luta a la plena autonomía metabólica. Durante esta transición,el recién nacido sufre un ayuno considerable, al que sigue elsuministro de una dieta rica en grasas. Evidentemente, a la horade suministrar energía en el menor volumen posible, la natu-raleza ha seleccionado una delicada emulsión de grasas a la quedenominamos leche. Sin embargo, desde el punto de vista meta-bólico, las grasas requieren una maquinaria degradativa compli-cada, lo que obliga al neonato a proveerse desde el primermomento de la maquinaria metabólica más sofisticada.Comprendemos ahora la necesidad de la minuciosa prepara-ción pre partum que hemos comentado en los apartados ante-riores. Evidentemente, el feto tiene que estar preparado hastaen los menores detalles para afrontar una transición tan difícily peligrosa. Así, inmediatamente tras el parto, el recién nacido

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pone en funcionamiento todos y cada uno de los procesosmetabólicos preelaborados durante el pre partum, consi-guiendo, con éxito, adaptarse a la vida extrauterina. En efecto,inmediatamente tras el parto, el glucógeno hepático, que sehabía acumulado en grandes cantidades, se degrada masiva-mente, suministrando a los tejidos neonatales el principalsustrato metabólico, es decir, la glucosa. Las señales hormo-nales que dirigen este extraordinario cambio, es decir, el de lainducción de la glucogenolisis, no están aclaradas en todos susextremos. Sin embargo, parece probable que la obliteración delcordón umbilical es la espoleta de este complicado proceso. Enefecto, la obliteración del cordón umbilical provoca el aumentode la presión sanguínea como consecuencia de la disminuciónde la resistencia periférica. El aumento de la presión sanguíneaes detectado por los barorreceptores fetales, que ordenan lasecreción de catecolaminas. Por último, estas hormonas provo-can, a nivel pancreático, la secreción de glucagón y la inhibi-ción de la de insulina. El resultado es la caída drástica de larazón insulina/glucagón y la subsecuente glucogenolisis. Llamala atención, sin embargo, que, a pesar de la existencia de unafortísima glucogenolisis, las concentraciones normales deglucosa en sangre no se alcancen hasta transcurridos dos o tresdías de vida extrauterina. Este hecho pone de manifiesto queel gasto de glucosa que tiene lugar inmediatamente tras el naci-miento es tan intenso, que no permite la recuperación de laglucemia hasta que, pasado el tiempo, tenga lugar la inducciónde la gluconeogénesis. En este sentido, hemos investigado losprincipales factores responsables de la inducción postnatal dela glucogenolisis. Así, la glucogenolisis hepática se induce inme-diatamente tras el nacimiento para suministrar glucosa a lostejidos neonatales, faltos de ella como consecuencia de la inte-rrupción del suministro materno. Es más, en tanto no se iniciela lactancia, el neonato deberá sobrevivir con sus propias reservas

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y, aun durante la lactancia, estará obligado a sintetizar glucosade novo (gluconeogénesis), dada la escasez de carbohidratos enla leche materna. Por consiguiente, la inducción de la gluco-genolisis hepática (única fuente de glucosa durante la prelac-tancia) es un proceso cuidadosamente regulado, pues de sucorrecto funcionamiento depende la supervivencia del reciénnacido. En este sentido, nuestros resultados ponen de mani-fiesto que el páncreas endocrino neonatal, respondiendo a estí-mulos aún no dilucidados, responde a la exposición extrauterinacon el aumento de la secreción de glucagón y la caída drásticade las concentraciones plasmáticas de insulina. Estos hechosson los responsables de la inducción de la glucogenolisis, puestoque la administración de glucosa inhibe la secreción de glucagón,así como del aclaramiento postnatal de la insulina, a la vez quesuprime la inducción de la glucogenolisis. Más adelante veremoscómo la falta de estas señales en el neonato prematuro disminuyelas disponibilidades de glucosa durante la prelactancia.

En estas circunstancias debería funcionar el ciclo glucosa/ácidos grasos, de manera que el tejido adiposo liberara ácidosgrasos como sustratos alternativos de la glucosa. En efecto,inmediatamente tras el nacimiento la concentración de ácidosgrasos se eleva extraordinariamente en sangre, lo que sugiereque los ácidos grasos plasmáticos están presentes y sustituyena la glucosa en todos aquellos tejidos capaces de utilizarlos. Eneste sentido, la mayoría de los tejidos así lo hacen, utilizandoesta excelente fuente de energía que se les ofrece. Sin embargo,aquellos tejidos que requieren exclusivamente glucosa, –alcarecer de la dotación enzimática necesaria para la oxidaciónde ácidos grasos–, se ven obligados a utilizar la escasa glucosadisponible. Así, a pesar de la intensa glucogenolisis postnatal,la recuperación de la glucemia ocurre tardíamente, lo quesugiere que otros procesos, tales como la gluconeogénesis,podrían ser los responsables del mantenimiento de la glucemia

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a largo plazo. En este sentido, hemos investigado la actividadde las enzimas gluconeogénicas, así como la velocidad de sínte-sis de glucosa, en neonatos de rata prematuros en comparacióncon los maduros. Nuestros resultados indican que la tardíarecuperación de la glucemia observada en los neonatos prema-turos es consecuencia del retraso de la inducción en la gluco-neogénesis hepática. Sin embargo, la gluconeogénesis renal seinduce más rápidamente en el neonato prematuro, hecho queparece indicar la existencia de un intento de paliar el retrasode la gluconeogénesis hepática.

Homeostasis energética del cerebro durante el periodo perinatal

Los tejidos neonatales requieren, durante la lactancia, nosólo energía para su supervivencia como en el caso del adultosino, muy especialmente, esqueletos carbonados para la sínte-sis de las estructuras de sus tejidos en desarrollo. En este sentido,destaca muy notablemente el cerebro, cuyo desarrollo postna-tal exige el suministro constante de los carbonos que compo-nen las estructuras celulares de neuronas, astrocitos,oligodendrocitos, etc. Por consiguiente, es necesario recurrir aotros sustratos, que aunque esporádicos durante la vida adulta,van a cumplir un papel primordial durante la vida neonatal.Nos referimos a los cuerpos cetónicos que, durante la lactan-cia, van a ser los sustratos fundamentales para el desarrollopostnatal del cerebro. En este sentido, el neonato de rata poneen funcionamiento la cetogénesis inmediatamente tras el naci-miento, transformando masivamente en cuerpos cetónicos losácidos grasos plasmáticos. Por consiguiente, los cuerpos cetó-nicos aumentan en sangre inmediatamente tras el parto,manteniéndose en concentraciones muy elevadas durantetoda la lactancia. En este sentido, el cerebro del neonato está

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perfectamente preparado para la utilización de cuerpos cetó-nicos, dado que las enzimas necesarias están muy activas durantetoda la lactancia. El cerebro del neonato utiliza los cuerposcetónicos no solamente como fuente de energía, sino tambiéncomo fuente de los esqueletos carbonados necesarios para sucrecimiento y desarrollo. Por consiguiente, parte del acetil-CoAresultado de la lisis mitocondrial del acetoacetato, debe desti-narse a la síntesis de lípidos. Sin embargo, dado que la maqui-naria lipogénica es citoplasmática, el acetil-CoA destinado aeste fin debe salir de la mitocondria en la única forma posible,es decir, en forma de citrato. Sin embargo, el transporte deacetil-CoA en forma de citrato es un proceso que consumeenergía, dado que la citrato liasa requiere la hidrólisis de unamolécula de ATP por molécula de acetil-CoA liberado. Puesbien, para evitar este considerable dispendio de energía, elcerebro del neonato posee una enzima exclusiva para estemomento: la acetoacetil-CoA sintetasa. Esta enzima cataliza laconversión directa de acetoacetato en acetoacetil-CoA en elpropio citoplasma, sin necesitar, por consiguiente, el concursode las enzimas mitocondriales. Por otro lado, la reacción cata-lizada por la acetoacetil-CoA sintetasa requiere un ATP poracetoacetil-CoA sintetizado, lo que supone la mitad de gastode ATP que en el caso de la vía de la citrato liasa, puesto queesta última requiere dos moléculas de ATP por cada moléculade acetoacetil-CoA sintetizado. Es importante destacar que laenzima que permite este considerable ahorro de energía, esdecir, la acetoacetil-CoA sintetasa, no existe en ningún otrotejido diferente del cerebro y en éste desaparece durante la vidaadulta. Este hecho indica claramente que la presencia de estaenzima en el cerebro neonatal tiene la misión, exclusiva y tran-sitoria, de servir de camino para la síntesis de las estructurascerebrales a partir de los cuerpos cetónicos plasmáticos.

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Sin embargo, si observamos la evolución de la concentra-ción plasmática de cuerpos cetónicos en el niño recién nacido,podemos apreciar que existe un largo período, inmediatamentetras el parto, en que la concentración de cuerpos cetónicosapenas aumenta significativamente. Así, la aparición de ácidosgrasos en sangre no se acompaña del aumento de la concen-tración de cuerpos cetónicos, lo que se explica por el hecho deque el hígado neonatal carece de carnitina, un cofactor esen-cial para el transporte de los ácidos grasos al interior de la mito-condria. Es bien sabido que el transporte de los ácidos grasosal interior de la mitocondria es imprescindible para su trans-formación en cuerpos cetónicos. Por consiguiente, sólo cuandola leche materna suministre la carnitina necesaria, la oxidaciónde los ácidos grasos será finalmente posible y, consecuente-mente, la cetogénesis.

Como vemos, durante el período postnatal inmediato existeun retraso en la sustitución de la glucosa por los ácidos grasosy/o cuerpos cetónicos. Por consiguiente, el lapso de tiempotranscurrido entre el nacimiento y el comienzo de la lactanciase caracteriza por el ayuno total del neonato, que tiene quesobrevivir a costa de sus propias reservas. A este periodo detiempo se le conoce con el nombre de ayuno postnatal o prelac-tancia. Se entiende ahora la importancia de la minuciosa prepa-ración del feto durante el último período de la gestación. Esevidente que tiene como objeto la de preparar al feto para esta“esperada” situación de ayuno postnatal.

No conocemos las razones que obligan al ayuno postnatalaunque, posiblemente, se trata de la existencia de una clara incom-patibilidad entre la succión de la leche y la aún imperfecta venti-lación pulmonar. Además, la lactogénesis materna se retrasadebido a que la transferencia de las prioridades maternas de laplacenta a la glándula mamaria impone un lapso de tiempoinevitable. Sea como fuere, el neonato sufre un importante

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ayuno durante las primeras horas de vida extrauterina, ayunociertamente anunciado por la preparación pre partum del feto.Es más, la supervivencia postnatal depende de este críticoperíodo. De hecho, la morbi-mortalidad postnatal tiene suorigen, en la mayor parte de los casos, en el período perinatal.Por consiguiente, la superviviencia postnatal, así como el normalfuncionamiento de sus tejidos y órganos, depende de la correctaadaptación a la vida extrauterina inmediata.

De lo anteriormente expuesto se deduce que la prelactan-cia, es decir, el tiempo transcurrido entre el parto y el inicio dela lactancia, se caracteriza por un severo ayuno, que obliga alneonato a sobrevivir a costa de sus propias reservas. Sinembargo, las reservas del neonato son escasas puesto que laglucosa procedente del glucógeno debe reservarse para aque-llos tejidos que viven exclusivamente de ella (hematíes, tejidosoculares, gonadales, etc.). En estas circunstancias son necesa-rios, por consiguiente, otros sustratos capaces de suministrarla energía necesaria a los tejidos neonatales. Entre los posiblessustratos candidatos podemos mencionar el ácido láctico, laalanina y el glicerol. Sin embargo, este último sólo aparece ensangre una vez comenzada la lactancia (procede de la hidróli-sis de los triglicéridos lácteos). Por otro lado, la alanina, aunquese consume durante la prelactancia, no es cuantitativamenteimportante. Por consiguiente, sólo el ácido láctico parece serun buen candidato para servir de sustrato alternativo a la glucosadurante la prelactancia.

En efecto, durante el último período de la gestación seobserva un acúmulo sustancial de ácido láctico en la sangrefetal, alcanzando en el momento del nacimiento concentra-ciones diez veces superiores a las normales en el individuoadulto. Sin embargo, inmediatamente después del nacimientoel ácido láctico se consume rápidamente, de tal manera que lamayor parte del ácido láctico acumulado en la sangre fetal se

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consume precisamente durante la prelactancia. Este hechosuguiere que el ácido láctico es un sustrato vital para la home-ostasis energética del neonato inmediatamente tras el naci-miento. Asimismo, su alta concentración en sangre en elmomento del nacimiento, junto con su alto valor energético,sugieren que el ácido láctico es un sustrato cuantitativamenteimportante durante este periodo. Pero el verdadero significadofisiológico del ácido láctico como sustrato energético neonatalse hizo evidente cuando descubrimos que, en estas circuns-tancias, el ácido láctico se consume por vía oxidativa a travésdel ciclo tricarboxílico. Es decir, durante la prelactancia el ácidoláctico se utiliza mayoritariamente como sustrato energético yno como fuente de esqueletos carbonados para la gluconeogé-nesis. Por lo tanto, se puede afirmar que el ácido láctico es unsustrato energético que sustituye a la glucosa en un momentoen que las disponibilidades de glucosa están muy reducidas.Por otro lado, el consumo de ácido láctico no requiere, proba-blemente, señales hormonales condicionadas al parto. De hecho,nuestros datos experimentales parecen indicar claramente quees el oxígeno el único responsable del inicio y mantenimientodel consumo de ácido láctico en estas circunstancias. Por consi-guiente, la sola circunstancia de la presencia de oxígeno seconvierte en la orden para el consumo de este importantesustrato. De hecho, sólo la prematuridad y la hipoxemia conco-mitante impiden la utilización de ácido láctico. Este es el casode los neonatos pretérmino, cuya inmadurez pulmonar no lespermite una transferencia correcta de oxígeno a través de lamembrana alveolar, lo que se traduce en una menor disponi-bilidad de oxígeno para los tejidos neonatales y en la inhibi-ción de la utilización de ácido láctico (véase más adelante).

Por consiguiente, el ácido láctico es un importante sustratoenergético que se utiliza en un período neonatal crítico carac-terizado por la escasez de recursos energéticos. Pues bien, los

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datos de que disponemos indican claramente que el principalconsumidor de ácido láctico durante el período postnatal inme-diato es el cerebro del neonato. De hecho, cortes de cerebro deneonato o neuronas o astrocitos incubados in vitro utilizanácido láctico, mostrando las máximas velocidades de oxidacióna las concentraciones fisiológicas de ácido láctico en sangre.Asimismo, la lipogénesis de novo a partir de ácido láctico estambién muy alta en estas circunstancias, lo que indica clara-mente que el ácido láctico es un importante sustrato para elcerebro durante el período postnatal inmediato. Es más, cuandose compara la utilización de ácido láctico con la de otros posi-bles sustratos cerebrales sorprende comprobar que la oxidaciónde ácido láctico es diez veces superior a la de glucosa y cuatroa la de los cuerpos cetónicos. Por otro lado, la lipogénesis denovo a partir de ácido láctico es dos veces superior a la obser-vada a partir de glucosa y cinco veces superior a la observadaa partir de cuerpos cetónicos. Estos resultados indican clara-mente que el ácido láctico es el sustrato más importante parael cerebro neonatal en estas circunstancias, superando a laglucosa y a los cuerpos cetónicos como fuente de energía yesqueletos carbonados.

El papel del ácido láctico como principal sustrato cerebraldurante la prelactancia viene corroborado por nuestros resul-tados sobre la competencia del ácido láctico con sus dos prin-cipales sustratos alternativos, es decir, la glucosa y los cuerposcetónicos. En este sentido, la presencia de ácido láctico inhibefuertemente la utilización de glucosa, tanto en su oxidaciónterminal a CO2 como, muy significativamente, en su trans-formación en lípidos cerebrales. Por consiguiente, estos resul-tados sugieren que el cerebro neonatal prefiere el ácido lácticoa la glucosa puesto que, a la vez que se utiliza un sustrato fuer-temente energético y casi exclusivamente cerebral, se contri-buye muy decisivamente a la remisión de la hiperlactiacidemia

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que subsecuentemente mantiene la acidosis metabólica. Aúnmás importante, la utilización de ácido láctico en vez de glucosa,reserva a ésta para aquellos tejidos (hematíes, tejidos oculares,gónadas, etc) que se sustentan de glucosa como único sustratometabólico. Por otro lado, nuestros resultados indican que lapresencia de glucosa no afecta significativamente a la utilizaciónde ácido láctico, lo que corrobora la idea de que en presencia deambos sustratos el cerebro neonatal utiliza ácido láctico, reser-vando la glucosa para otros tejidos cuyo “menú” de sustratosenergéticos es muy restringido.

Por lo que respecta a los otros importantes sustratos celu-lares durante este período, es decir, los cuerpos cetónicos, lapresencia de ácido láctico aumenta la utilización de cuerposcetónicos en cerebro de neonato a término. Estos resultadossugieren que, una vez establecida la lactancia, los cuerpos cetó-nicos procedentes de la oxidación de los ácidos grasos lácteospueden libremente utilizarse en presencia del ácido lácticoremanente, hasta el punto de que el ácido láctico favorece elconsumo de cuerpos cetónicos, tanto para servir como fuentede energía como de esqueletos carbonados para la lipogéne-sis. Aún más importante, la presencia de cuerpos cetónicosinhibe fuertemente la utilización de ácido láctico por el cerebroneonatal. El significado fisiológico de estos resultados esevidente: cuando los cuerpos cetónicos están presentes, el ácidoláctico remanente se reserva como sustrato de la gluconeogé-nesis hepática y renal, proceso muy activo en el recién nacidotras la prelactancia.

En resumen, el ácido láctico es un excelente sustrato meta-bólico para el cerebro y otros tejidos neonatales durante la vidaextrauterina inmediata. El cerebro neonatal utiliza ácido lácticono solamente como sustrato energético, sino también comofuente de carbonos para la síntesis de las estructuras cerebra-les. El ácido láctico constituye, pues, el sustrato puente entre

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la glucosa materna del período fetal y los cuerpos cetónicosproducto de la oxidación de los ácidos grasos lácteos. Graciasal ácido láctico, el cerebro puede desarrollarse aun en una situa-ción tan crítica como es la prelactancia.

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VULNERABILIDAD BIOQUÍMICADEL NEONATO PREMATURO

La mortalidad postnatal del neonato maduro de rata esmuy baja, aunque significativa, en el momento del nacimiento,desapareciendo prácticamente una vez transcurrida la prelac-tancia (el comienzo de la lactancia en la rata ocurre 3-4 horasdespués del nacimiento). Sin embargo, los neonatos nacidosprematuramente (un día antes del término de la gestación, esdecir a falta del 5% de la vida intrauterina), muestran unamortalidad en el momento del nacimiento mucho mayor (diezveces), cayendo paulatinamente conforme transcurren lasprimeras horas de vida extrauterina. A las 6 horas, es decir, unavez transcurrido el período de máxima peligrosidad, la morta-lidad se reduce ostensiblemente. Sin embargo, pasadas lasprimeras seis horas, la mortalidad decrece drásticamente, loque señala a la prelactancia como el período perinatal de mayorriesgo (véase anteriormente).

Inmadurez endocrina del neonato prematuro

Es bien conocido que la insulina y el glucagón son lashormonas más importantes en lo que se refiere a la regulaciónendocrina del metabolismo, tanto en su faceta glucídica comolipídica y protídica. Como sabemos, el par insulina/glucagóndirige el metabolismo, a la vez que constituye la señal paraalgunos de los cambios metabólicos que tienen lugar comorespuesta a las variaciones de nuestro entorno. Teniendo en

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cuenta estas consideraciones, es lógico esperar que en la tran-sición a la vida extrauterina ocurran cambios drásticos en larazón insulina/glucagón, con objeto de adecuar el metabolismoa la nueva situación del entorno. En efecto, inmediatamentetras el nacimiento la insulina, que permanecía en concentra-ciones muy altas en la sangre del feto, comienza su caída paula-tina hasta casi su total aclaramiento, hecho que tiene lugardentro de la primera hora de vida extrauterina. Por el contra-rio, el glucagón manifiesta un súbito aumento, alcanzando muyaltas concentraciones durante las primeras horas de vida extrau-terina. Por consiguiente, en un corto período de tiempo larazón insulina/glucagón experimenta una subida extraordina-ria. Naturalmente, los cambios metabólicos no se hacen esperar,la glucogenolisis hepática y la muscular se inducen y, más tarde,lo hace la gluconeogénesis (véase anteriormente). Sin embargo,ninguno de estos cambios tienen lugar en el prematuro con larapidez necesaria. Así, el aclaramiento de la insulina fetal se retrasaconsiderablemente en el neonato prematuro, de tal manera quesus concentraciones son aún altas dos horas después del naci-miento. Por otro lado, la secreción postnatal de glucagón esmínima en el neonato prematuro, al menos por lo que se refierea las dos primeras horas de vida extrauterina. Por consiguiente,la caída de la razón insulina/glucagón que tiene lugar en elneonato maduro se reduce considerablemente en el prematuro,lo que, como veremos, influirá decisivamente en el aumento dela vulnerabilidad metabólica del recién nacido prematuro.

Inmadurez metabólica del neonato prematuro

Es bien conocido el hecho de que la glucosa no sólo es elsustrato de elección por la mayoría de los tejidos, sino quealgunos de ellos (cerebro, eritrocitos, médula renal, gónadas, etc.)

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dependen estrictamente de la glucosa para su supervivencia.Sin embargo, dado que la leche materna es pobre en carbohi-dratos, el neonato depende durante toda la lactancia de susfuentes endógenas de glucosa, es decir, del glucógeno y de lasíntesis de novo de glucosa. En efecto, durante la prelactanciala ausencia de aporte exógeno obliga a que la glucogenolisis seala única fuente de glucosa. Más tarde, los escasos glúcidos lácteosy, sobre todo, los procedentes de la gluconeogénesis a partir deácido láctico, glicerol y aminoácidos, suministrarán a los tejidosneonatales la glucosa necesaria para su supervivencia. En estesentido, nuestros estudios han puesto de manifiesto que elneonato prematuro posee, en el momento del nacimiento, apro-ximadamente el 60% de las reservas de glucógeno hepáticoobservadas en el neonato maduro. Este hecho indica que elneonato pretémino se enfrenta a la vida extrauterina con, apro-ximadamente, la mitad de las reservas glucídicas que el neonatomaduro. A esta considerable desventaja hay que sumar la bají-sima velocidad glucogenolítica postnatal observada en elneonato prematuro, dado que la velocidad glucogenolíticahepática es prácticamente nula en el neonato prematurodurante la primera hora de vida extrauterina. En otras pala-bras, las limitadísimas reservas de glucosa que posee el neonatopretérmino en el momento del nacimiento, no comienzan aser liberadas hasta pasadas las primeras horas de vida extrau-terina. Por consiguiente, las reservas energéticas del neonatoprematuro, no sólo son muy inferiores a las necesarias, sinoque, además, no pueden ser utilizadas en el momento opor-tuno. Posiblemente éste es uno de los principales hándicapsdel neonato prematuro en el transcurso de su adaptación a lavida extrauterina.

Teniendo en cuenta la mayor duración de la gestación, elglucógeno se acumula en el hígado del feto humano duranteel mismo período de tiempo en que tiene lugar en la rata, es

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decir, durante el último 10% de la gestación. Asimismo, inme-diatamente tras el parto se inicia la glucogenolisis, agotándoselas reservas glucídicas dentro de las primeras 20 horas. Másconcretamente, al final de las diez primeras horas la concen-tración de glucógeno en hígado es ya muy baja, lo que indicaclaramente que el neonato humano también agota el glucó-geno en las primeras horas de vida extrauterina. También, comoen nuestro modelo experimental, el neonato prematuro humanopresenta bajísimas concentraciones de glucógeno en elmomento del nacimiento, lo que resulta en una situación dealta vulnerabilidad bioquímica. Como vemos, nuestro modeloexperimental se asemeja extraordinariamente a la situación delneonato prematuro humano.

Por otro lado, el retraso en la inducción de la glucogenoli-sis observado en el neonato prematuro está, posiblemente,condicionado por la ausencia de la secreción postnatal de gluca-gón observada en el neonato nacido a término. Este hecho,unido al menor aclaramiento postnatal de la insulina plasmá-tica observado en el neonato prematuro, explica por sí solo ladisminución de la velocidad glucogenolítica, ya que ésta últimaestá relacionada directamente con la razón insulina/glucagón.Como hemos mencionado antes, la ausencia de respuesta delpáncreas endocrino a la situación postnatal sugiere la existen-cia de cierta inmadurez pancreática, al menos por lo que serefiere al par insulina/glucagón. Este hecho puede tener mayoresimplicaciones metabólicas que las expuestas, puesto que el parinsulina/glucagón dirige decisivamente el metabolismo ener-gético (véase más adelante). Así, inmediatamente tras el naci-miento, las necesidades de glucosa son tales que, aun en elneonato a término, la intensa glucogenolisis es incapaz demantener la glucemia, apareciendo la denominada “hipoglu-cemia postnatal”, típica del recién nacido. Pues bien, nuestrosresultados han puesto de manifiesto que la hipoglucemia

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postnatal es mucho más prolongada en el neonato prematuro,hasta el punto de que la duración del período hipoglucémicose dobla en los neonatos nacidos prematuramente. El respon-sable del retraso en la reaparición de la normoglucemia pareceser, indudablemente, la incapacidad del prematuro de poneren funcionamiento los mecanismos de síntesis de glucosa denovo, es decir, la gluconeogénesis. En efecto, nuestros resulta-dos muestran la existencia de un considerable retraso en lainducción de las enzimas gluconeogénicas hepáticas y renales,que da como resultado una disminución muy sustancial de lacapacidad gluconeogénica del prematuro. Por consiguiente, elneonato prematuro tiene muy restringidas las disponibilida-des de glucosa durante el primer estadio de la vida neonatal,precisamente cuando sus requerimientos de glucosa son máselevados. Podemos concluir, por consiguiente, que una de lascausas más importantes de la vulnerabilidad neonatal del prema-turo es el déficit glucídico que padece durante el primer períodode vida extrauterina.

La eliminación del nitrógeno sobrante constituye un verda-dero problema logístico para los seres vivos. En efecto, mien-tras el carbono sobrante se elimina totalmente oxidado en elaire espirado, el nitrógeno requiere sofisticados mecanismospara lograr su traslado y excreción en forma inocua y atóxica.En este sentido, el hombre utiliza la glutamina y alanina comoforma de transporte intertisular de nitrógeno, mientras que laurea –y, en menor grado, el ácido úrico–, como formas atóxi-cas de eliminación del nitrógeno sobrante. Sin embargo, el fetono requiere, aparentemente, estos costosos y sofisticados meca-nismos de eliminar nitrógeno, ya que está rodeado de un medioacuoso, –el líquido amniótico–, en el que amortiguar los efectostóxicos del amonio, el más sencillo de los derivados nitroge-nados. Sin embargo, nuestros resultados pusieron de mani-fiesto que el feto libera al líquido amniótico no sólo amonio,

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sino también glutamina, alanina y urea. Esto indica que el fetotiene preparados, al menos en parte, los mecanismos bioquí-micos de transformación del amonio en sustancias atóxicas.

Sin embargo, el neonato prematuro presenta una fuertehiperamonemia postnatal, que no remite hasta pasadas variashoras tras el parto. Dado que el neonato prematuro padecehipoxia inmediatamente tras el nacimiento, estudiamos la posi-bilidad de la existencia de una relación causa-efecto entre dichosfenómenos. Sin embargo, la hipoxia experimental no producehiperamonemia, lo que sugiere que la hipoxia no es la causadirecta del aumento de las concentraciones de amonio ensangre. En efecto, existe una correlación lineal muy significa-tiva entre el pH sanguíneo y la amonemia, lo que sugiere quela acidosis es la responsable de la hiperamonemia, posiblementeal inhibir la captación de amonio por el hígado para su poste-rior transformación en urea.

Hipoxia e hiperlactiacidemia postnatal del neonato prematuro

Desde el comienzo de nuestro trabajo, sospechábamos laposibilidad de que el neonato prematuro sufriese durantela prelactancia un apreciable período de hipoxia. Para diluci-dar esta posibilidad, estudiamos las concentraciones de oxígenoen sangre durante los primeros minutos de vida extrauterina.Nuestros resultados pusieron de manifiesto que el neonatoprematuro sufre un retraso sustancial en la adquisición de lasoxemias postnatales normales, es decir, las observadas en elneonato maduro. Es más, la evolución postnatal de las oxemiasen los neonatos maduros sometidos a hipoxia experimental,semejaba extraordinariamente a la observada en los prematu-ros. Por consiguiente, estos resultados sugerían que los tejidosdel neonato prematuro sufrían una hipoxia transitoria durante

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inmediatamente tras el nacimiento, lo que debería influir desfa-vorablemente en su metabolismo oxidativo. Para poner a pruebaesta hipótesis, –y ante las sospechas de que el metabolismo delácido láctico pudiera estar relacionado con las disponibilida-des de oxígeno–, intentamos correlacionar matemáticamentelas concentraciones de ácido láctico y oxígeno en sangre deneonatos. Estos cálculos dieron como resultado la existenciade una relación inversa, estadísticamente muy significativa,entre las concentraciones de ácido láctico y de oxígeno. Deestos resultados se colige que el metabolismo del ácido lácticoplasmático depende muy estrictamente del oxígeno disponi-ble. Este hecho es de una importancia extraordinaria si pensa-mos que el prematuro es incapaz (al menos durante ciertoperíodo de tiempo) de utilizar ácido láctico, uno de los sustra-tos neonatales más importantes durante las primeras horas devida extrauterina (véase anteriormente). A esta indeseable situa-ción tenemos que añadir la persistencia de la lactiacidemiapostnatal con la consiguiente acidosis. Por consiguiente elneonato prematuro, no sólo es incapaz, durante la vida postna-tal temprana de utilizar ácido láctico como fuente de energíay esqueletos carbonados, sino que, como consecuencia de ello,sufre la acidosis concomitante de la que pueden derivar secue-las patológicas.

Para confirmar la influencia de la hipoxia en el metabo-lismo del ácido láctico, sometimos a hipoxia experimental aneonatos maduros, con objeto de comprobar si su comporta-miento metabólico mimetizaba el del recién nacido prematuro.Asimismo, intentábamos conocer las consecuencias de lahipoxia sobre el metabolismo neonatal, ya que es bien cono-cido el hecho de que gran parte de la morbi-mortalidad neona-tal es imputable a episodios de hipoxia sufridos durante o trasel parto. Nuestros resultados confirmaron la relación existenteentre la concentración de oxígeno en sangre y la desaparición

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del ácido láctico plasmático, poniendo de manifiesto que lahipoxia postnatal produce elevadísimas lactiacidemias acom-pañadas de acidosis. La hipoxemia, consecuencia de la hipoxiaexperimental, se detecta en hígado, donde se observa una drás-tica disminución de la razón de oxidorreducción citoplas-mática, así como de la carga energética. Otro hecho muyimportante, deducible de estos resultados, es que la hipoxiainhibe, asimismo, la utilización de glucosa en estas circuns-tancias. Estos resultados confirman nuestra hipótesis de que lautilización de glucosa está también inhibida en el neonatoprematuro durante las primeras horas de vida extrauterina. Porconsiguiente, debemos considerar la situación postnatal delprematuro como de alta vulnerabilidad metabólica, en la queel recién nacido no sólo posee reservas energéticas insuficien-tes, sino que difícilmente puede utilizar los sustratos disponi-bles. Por último, debemos recordar la importancia del ácidoláctico como sustrato neonatal. En efecto, el feto durante elúltimo período de la gestación acumula una considerable canti-dad de ácido láctico en plasma. Es asombroso, por consiguiente,que la enorme cantidad de ácido láctico acumulado se utilicerápidamente durante las primeras horas de vida extrauterina.Es más, como tuvimos ocasión de demostrar en su momento,la mayor parte del ácido láctico desaparecido es utilizado porvía oxidativa, resultando en el CO2 espirado. En otras pala-bras, el ácido láctico se consume rápidamente tras el parto,utilizando el oxígeno suministrado por el establecimiento dela ventilación pulmonar. Por consiguiente, la importancia delácido láctico como metabolito energético del neonato esevidente, no sólo por la cantidad y velocidad con que seconsume, sino, muy decisivamente, por la vía elegida, una víaexclusivamente energética. En este sentido, tenemos que recor-dar que durante la prelactancia el recién nacido dispone deescasísimos recursos y, en consecuencia, debe hacer uso de ellos

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por la vía más eficiente desde el punto de vista energético. Estosresultados resaltan, a su vez, la importancia del metabolismooxidativo durante el período neonatal temprano, descartandola idea de que el neonato “recuerda” durante cierto tiempo elmetabolismo hipóxico fetal.

Sin embargo, la importancia del ácido láctico como sustratoneonatal adquiere su verdadera dimensión al demostrarse quepuede servir como sustrato energético del cerebro. En estesentido, nuestros resultados demuestran, sin lugar a dudas, queel cerebro consume ácido láctico durante la vida neonataltemprana. Este hecho resulta de una importancia extraordi-naria, si se piensa que el cerebro recibe poca glucosa tras la inte-rrupción del suministro transplacentario. Es más, hasta elcomienzo de la lactancia el cerebro del neonato carece de lossustratos alternativos a la glucosa, es decir, de los cuerpos cetó-nicos, ya que éstos proceden de la transformación de los ácidosgrasos lácteos (véase anteriormente). Por consiguiente, el ácidoláctico es el sustrato del cerebro, “puente” entre la glucosamaterna y los cuerpos cetónicos, salvando el vacío de la tran-sición a la vida extrauterina.

Por otro lado, la utilización de ácido láctico por el cerebrodel neonato es muy sensible al suministro de oxígeno. Porconsiguiente, podemos afirmar que el cerebro del neonatoprematuro dispondrá de escasa energía para su superviven-cia, puesto que el sustrato disponible en mayor cantidad, esdecir, el ácido láctico, no podrá ser utilizado eficientemente.En efecto, el ácido láctico no puede ser utilizado por el cerebrodel prematuro al carecerse de las concentraciones de oxígenonecesarias. Como vemos, los hándicaps metabólicos se vansumando hasta poner en peligro la propia superviciencia delneonato prematuro.

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Remisión de la hipoxia del prematuro por el tratamientomaterno con glucocorticoides

Desde que Liggins y Howie publicaron en 1972 su muycomentado artículo sobre el efecto del tratamiento pre partumcon glucocorticoides para la prevención del distrés respirato-rio del prematuro, se han enunciado diversas hipótesis paraexplicar el mecanismo de acción de los glucocorticoides en estascircunstancias. Sin embargo, la comprobación de esta hipóte-sis ha estado dificultada por las limitaciones metodológicasinherentes al trabajo clínico. Por esta razón, abordamos esteproblema en nuestro modelo experimental que, evidentemente,no tiene las limitaciones éticas y “logísticas” propias del trabajoclínico.

En este sentido, nuestros resultados mostraron que elprematuro posee, en el momento del nacimiento, concentra-ciones de surfactante pulmonar muy inferiores a las observa-das en el neonato maduro, lo que podría ser la causa de lahipoxemia encontrada en el neonato prematuro inmediata-mente tras el parto. Es más, la falta de surfactante pulmonarpodría ser la responsable de la persistencia de la lactiacidemiaen el prematuro ya que, como hemos visto anteriormente, laslactiacidemias están inversamente relacionadas con las oxemias.Todo ello explicaría, pues, la existencia de tan alta mortalidadpostnatal observada en el neonato prematuro durante las prime-ras horas de vida extrauterina.

Para poner a prueba esta hipótesis decidimos investigar, enprimer lugar, la evolución postnatal de la PO2, PCO2, pH yconcentración sanguínea de ácido láctico en los neonatosmaduros y prematuros. Estos estudios confirmaron los ante-riormente obtenidos en nuestro laboratorio, en cuanto a lo quese refiere a la hipoxia que sufre el neonato prematuro de ratadurante las primeras horas de vida extrauterina, dado que el

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neonato prematuro no consigue remontar las bajas oxemiasconseguidas durante los primeros 20 minutos, permaneciendohipóxico durante, al menos, dos horas después del nacimiento.Por lo que respecta a la hipercapnia que tiene lugar inmedia-tamente tras el parto en el neonato a término, el neonato prema-turo se recupera más tarde, aunque con ligeras diferencias. Estosresultados parecen indicar que la hipoxia postnatal del neonatoprematuro puede estar relacionada con el déficit de surfactantepulmonar antes mencionado, puesto que una disminución delsurfactante en la membrana alveolar desfavorecerá la adquisi-ción de oxígeno, sin afectar, presumiblemente, a la liberaciónde CO2 que lo hace en favor de gradiente. Por otro lado, lacaída postnatal del pH es mayor en el neonato prematuro,manteniéndose bajos pH durante más largo tiempo. Asimismo,la evolución del pH en ambos grupos de neonatos sigue unperfil inverso a la concentración sanguínea de ácido láctico, loque sugiere que, dado que ambos están relacionados inversa-mente, la acidosis en ambos grupos de neonatos tiene uncomponente metabólico mayoritario.

Pues bien, nuestro estudio demostró claramente que eltratamiento materno con corticoides remite absolutamente lahipoxemia postnatal del neonato prematuro, recuperando lasconcentraciones de oxígeno observadas en el neonato maduro.Asimismo, el tratamiento materno con corticoides adelanta laremisión de la hipercapnia en el neonato prematuro, aseme-jando el perfil de la PCO2 del prematuro a la del neonatomaduro. Por consiguiente, podemos concluir que el tratamientode la madre con corticoides suprime uno de los principaleshándicaps del neonato prematuro, es decir, la hipoxemia postna-tal. Como sabemos, éste es un hecho importantísimo en estascircunstancias, dado que el metabolismo oxidativo es vitaldurante las primeras horas de vida extrauterina. Así, comohemos visto antes, la hipoxia sufrida por el neonato prematuro

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conduce a una paralización del metabolismo oxidativo, impi-diendo la utilización de los principales sustratos metabólicos.En otras palabras, nuestros resultados sugieren que el trata-miento con corticoides recupera el metabolismo oxidativonormal, consiguiendo que el neonato prematuro puedacomportarse de manera similar a como lo hace el neonatonacido a término. De hecho, el tratamiento con corticoidesremite parcialmente la hiperlactiacidemia, hasta alcanzar nivelessimilares a los observados en el neonato nacido a término. Porconsiguiente, el tratamiento con corticoides mejora las posi-bilidades de la utilización del ácido láctico por el cerebro, loque, singularmente, contribuye a su éxito clínico en la preven-ción de las secuelas asociadas al distrés respiratorio del reciénnacido prematuro. Podemos concluir, pues, que el tratamientomaterno con corticoides remite la hipoxia postnatal del reciénnacido prematuro, lo que se refleja, muy decisivamente, en lamejora de la utilización de los sustratos metabólicos y, en espe-cial, la del ácido láctico.

Es importante que señalemos que el tratamiento maternocon corticoides, mientras que es capaz de remitir totalmentela hipoxia postnatal del neonato prematuro, no logra alcanzarlos perfiles de lactiacidemia observados en el neonato maduro.En otras palabras, el tratamiento consigue recuperar la oxige-nación normal de la sangre pero, aunque aumenta muy consi-derablemente la utilización del ácido láctico plasmático, noconsigue remitir totalmente la hiperlactiacidemia. Por consi-guiente, estos resultados sugieren la existencia de otros facto-res, además de los mencionados, en la utilización de ácidoláctico por los tejidos extracerebrales. En efecto, resultadosobtenidos en nuestro laboratorio indican que, durante el últimoperíodo de la gestación, ocurren cambios drásticos en losporcentajes de las diversas poblaciones mitocondriales hepáti-cas. En concreto, podemos afirmar que la población mito-

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condrial más activa comienza su crecimiento durante el último5% de la gestación de la rata. Esto quiere decir que el neonatoprematuro accede a la vida extrauterina con un tipo de mito-condria que no está capacitada para llevar a cabo un metabo-lismo oxidativo tan eficiente como el requerido inmediatamentetras el nacimiento.

Prematuridad e insuficiencia de surfactante pulmonar

Es bien conocido que los mamíferos poseen “pulmonesactivos”, es decir, pulmones que son responsables, por símismos, no sólo de la respiración sino, asimismo, de la venti-lación pulmonar. Esta ventajosa cualidad, frente a los inmóvi-les pulmones de las aves, conlleva la servidumbre de unaobligatoria plasticidad. En este sentido, los pulmones auto-ventilados deben poseer una membrana luminal especialmentediseñada. Así, no sólo debe extenderse y contraerse con unafrecuencia determinada, sino que debe conservar durante latensión y distensión las cualidades propias de su papel comosolución de continuidad entre un líquido, la sangre, y el aireque llena los alveolos. Para solucionar este difícil problema, lamembrana alveolar posee un complejo de lípidos y proteínasdenominado “surfactante”. De los primeros, los más impor-tantes son los fosfolípidos que, gracias a sus peculiares carac-terísticas químicas, disminuyen extraordinariamente la tensiónsuperficial de la membrana alveolar. Así, la especial disposiciónde sus extremos zwitteriónicos, en contraposición a las largascadenas hidrofóbicas, aumenta la extensibilidad de la membranaluminal, aún conservando las cualidades idóneas para el trans-porte de oxígeno.

La síntesis de los fosfolípidos del surfactante pulmonar tienelugar durante el último período de la gestación, concretamente

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durante el último 10% de la gestación. De estos resultados sededuce que el neonato prematuro accede a la vida extrauterinacon menos dotación de surfactante, lo que, presumiblemente,debe afectar a la correcta adquisición de oxígeno en las estruc-turas alveolares.

En este sentido, nuestro modelo de prematuridad experi-mental se ha mostrado de indudable utilidad para demostrarla supuesta relación entre la hipoxia postnatal del neonatoprematuro y su posible déficit de surfactante pulmonar. Enefecto, hemos investigado las oxemias y el contenido en surfac-tante en las mismas condiciones experimentales, comprobandola existencia de hipoxia postnatal sólo en los neonatos quemostraron déficit de surfactante. Es más, la remisión de lahipoxia postnatal del prematuro causada por el tratamientomaterno con corticoides, coincide con el aumento del conte-nido de surfactante pulmonar, lo que parece indicar claramente,la existencia de una relación causa-efecto entre el déficit desurfactante y la hipoxia postnatal. En este sentido, es la primeravez que la mencionada relación entre hipoxia y déficit de surfac-tante ha podido ser demostrada, aunque los datos clínicos apun-taban a ella indudablemente. Se trata, pues, de la máximaaproximación experimental posible a la solución de unproblema que ha preocupado durante décadas a los neonató-logos clínicos.

Oclusión del “ductus arteriosus” e hipoxia perinatal

Cuando el ductus arteriosus permanece abierto tras el naci-miento, se produce el síndrome denominado “ductus arterio-sus patente o persistente”, que cursa con dificultadesrespiratorias. Con objeto de mejorar nuestro conocimientosobre las consecuencias metabólicas del “ductus arteriosus

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patente”, decidimos investigar los cambios metabólicos quetuvieran lugar en el neonato como consecuencia de la perma-nencia de la viabilidad del ductus arteriosus. En este sentido ydado que la oclusión del ductus arteriosus ocurre tras la oblite-ración del cordón umbilical, decidimos diseñar un modelo enel cual el neonato se mantenía unido al cordón umbilical trasel nacimiento, con lo que se conseguía que permaneciese abiertoel ductus arteriosus. La determinación de los parámetros bioquí-micos en el mencionado modelo dio como resultado la cons-tatación de la presencia de hipoxia en los neonatos quepermanecieron unidos al cordón umbilical. Es más, la hipoxiacursa con hiperlactiacidemia, lo que demuestra que siempreque existe hipoxia se inhibe la utilización de ácido láctico. Sinembargo, el perfil de la evolución de estos parámetros no es coin-cidente con el observado en los neonatos prematuros, lo queconfirma que el retraso en la oclusión del ductus arteriosus no esla causa de la hipoxia sufrida por el recién nacido prematuro.

Prematuridad y daño cerebral

En lo mencionado hasta aquí subyace la idea de la exis-tencia de una relación causa-efecto entre prematuridad y dañocerebral. Sin embargo, la sucesión de eventos bioquímicos quetranscurren entre uno y otro es extraordinariamente compleja,lo que pone de manifiesto que los fenómenos fisiológicos estánsiempre engarzados lógicamente aunque, a veces, el descono-cimiento de un eslabón dé al traste con nuestros más sofisti-cados razonamientos. En el caso que nos ocupa, todo comienza,aparentemente, con la interrupción de la gestación antes de sutérmino natural. El neonato se expone a los rigores fisicoquí-micos de la vida extrauterina con importantes hándicaps bioquí-micos. Por un lado, carece de suficientes reservas glucídicas y

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las disponibles tardan en movilizarse a causa de la insuficientesecreción de glucagón y el tardío aclaramiento de la hiperin-sulinemia fetal. Por otro, el parto prematuro interrumpe, enun momento crítico, la síntesis del surfactante pulmonar,componente alveolar esencial para la adquisición del oxígenoatmósférico. El resultado inevitable de este déficit de surfac-tante es la hipoxia y la subsecuente hiperlactiacidemia. El ácidoláctico plasmático, que constituye una reserva energética impor-tantísima durante los momentos que siguen al parto, no puedeser utilizado por falta de oxígeno. De esta manera, no sólopersiste la acidosis y su posible morbilidad, sino que los tejidosneonatales se ven privados de su casi exclusivo sustrato en estascircunstancias, es decir, del ácido láctico. Este hecho se ve agra-vado por la ausencia de sustratos alternativos pues, como hemosmencionado, las disponibilidades de glucosa están muy restrin-gidas. En otras circunstancias se tomarían medidas para preser-var al cerebro de este déficit energético. Sin embargo, el ácidoláctico, que constituye el principal sustrato del cerebro encircunstancias normales, no puede ser utilizado como fuentede energía, dada la falta de oxígeno. Presumiblemente, el meta-bolismo cerebral queda paralizado, puesto que la hipoxia inhibe,casi absolutamente, la lipogénesis de novo. Si la hipoxia conti-núa, una multitud de sucesos patológicos tendrán lugar inevi-tablemente, causando la fatal paralización de la maquinariametabólica. Pero aun si la oxigenación artificial o la propianaturaleza consiguen vencer las dificultades más importantes,restableciéndose paulatinamente la normalidad metabólica,aun en esta afortunada eventualidad, las estructuras cerebralesomitidas no podrán ser sintetizadas y, menos aún, ensambla-das ex novo. Esta es la gran servidumbre del desarrollo cerebral:su casi absoluta irreversibilidad.

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EL PROCESO HIPÓXICO-ISQUÉMICOEN EL S ISTEMA NERVIOSO CENTRAL

Como hemos visto antes, los principales problemas con losque se encuentra el neonato prematuro están directamente rela-cionados con la falta de oxígeno y de glucosa. La hipoxia esdebida al déficit de surfactante, que le impide la correcta adqui-sición del oxígeno, y la fuerte hipoglucemia a la falta de reser-vas de glucógeno, dado que su síntesis se ha interrumpido enel momento del nacimiento. Este fenómeno, es decir, el déficitde oxígeno coincidente con la restricción de las disponibilida-des de glucosa, es el paradigma del proceso isquémico, en elcual la disminución del flujo sanguíneo somete al tejido irri-gado a la peor de las circunstancias. Así, la hipoxia reduce seve-ramente el rendimiento del metabolismo al obligar al usoexclusivo de la vía anaerobia. En otras circunstancias, la bajaeficiencia del proceso energético se compensaría con el aumentode la actividad de la glucolisis anaerobia, pero la falta de glucosaconduce al consumo inmediato de sus reservas.

El proceso hipóxico-isquémico comienza con la rotura deun vaso sanguíneo cerebral, que ocasiona la caída del flujosanguíneo en la zona irrigada, lo que da lugar a una isquemiaintensa en el centro del territorio infartado y a una isquemiamenos pronunciada en la periferia del mismo. Las células delnúcleo isquémico mueren en pocos minutos, mientras que lasperiféricas, situadas en la denominada “penumbra isquémica”,resultan dañadas, pues aunque el contenido de ATP perma-nece constante, las disponibilidades de glucosa están compro-metidas. Sin embargo, las neuronas localizadas en la “penumbra

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isquémica” y que han sobrevivido al daño isquémico puedenrecuperarse cuando se restablecen las condiciones hemodiná-micas y el suministro normal de glucosa y oxígeno.

Aunque se desconocen con detalle los mecanismos quemedian el daño celular asociado al proceso hipóxico-isquémico,conocemos que la disminución del flujo sanguíneo provoca unaumento del calcio y del sodio citosólicos, así como el aumentode la producción de ácido láctico a través de la glucolisis anae-robia, con la subsecuente disminución del pH intra y extrace-lular. El desequilibrio iónico conduce a la despolarización dela membrana plasmática, lo que provoca el aumento de la libe-ración de glutamato y la pérdida de la integridad mitocondrial,así como la alteración del metabolismo de los fosfatidilinosi-toles, factores todos ellos que llevan consigo la pérdida de laviabilidad celular.

En efecto, durante el proceso hipóxico-isquémico las neuro-nas son incapaces de mantener la polarización de la membranaplasmática, lo que produce la apertura de los canales de calciodependientes de voltaje. Esta despolarización trae consigo elinicio del proceso “excitotóxico”, que consiste en la liberaciónal espacio intercelular de grandes cantidades de glutamato yotros neuroexcitadores.

El glutamato, principal neurotransmisor excitador en elSNC, estimula los receptores ionotrópicos, acoplados al trans-porte de iones, del tipo N-metil-D-aspartato (NMDA), perotambién los receptores metabotrópicos. La estimulación delreceptor NMDA es responsable del fuerte aumento del calciointracelular postsináptico que se produce durante el procesohipóxico-isquémico, lo que pone en marcha una serie de proce-sos dependientes de calcio que desembocarán en la muertecelular. Así, el aumento de las concentraciones de calcio activauna serie de enzimas, tales como ciertas proteínas quinasas,

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proteasas, fosfolipasas, endonucleasas y proteínas fosfatasas, asícomo sintasas de óxido nítrico. Por otro lado, la estimulacióndel receptor de glutamato del tipo AMPA provoca el aumentointracelular de la concentración de sodio, que origina edemacelular, uno de los causantes del daño celular producido por elproceso hipóxico-isquémico.

Durante el proceso isquémico se originan cambios en ciertasmacromoléculas implicadas en la señalización celular, talescomo el factor nuclear ß (NF�ß), el factor AP-1 y el factor HIF-1 (“hypoxia inducible factor”), que van a inducir la expresiónde determinados genes implicados en la muerte celular pornecrosis o por apoptosis. De hecho, el factor NF�ß induce laexpresión de la óxido nítrico sintasa inducible (iNOS), de laciclooxigenasa-2, de metaloproteinasas, de moléculas de adhe-sión intercelular (ICAM-1) y de citoquinas, tales como el factorde necrosis tumoral (TNF-a), lo que contribuye al daño isqué-mico mediante la producción de radicales libres y la rotura dela barrera hematoencefálica.

Tras el infarto cerebral, las neuronas de la zona central delnúcleo isquémico mueren rápidamente. Por el contrario, lasneuronas situadas en la zona de “penumbra isquémica” perma-necen viables durante horas. En este sentido, la presencia deglutamato produce la muerte inmediata de determinadas subpo-blaciones neuronales mientras que, en otras, se observa un retrasosimilar al observado in vivo en la zona de penumbra isquémica.Este hecho sugiere que durante el proceso isquémico algunaspoblaciones neuronales mueren rápidamente por necrosis, mien-tras que otras lo hacen más tardíamente por apoptosis.

Es bien conocido que existen dos modos diferentes demuerte celular: la necrosis y la apoptosis. La necrosis es un procesopasivo caracterizado por la pérdida de la homeostasis celular,alteración de la permeabilidad de la membrana plasmática,

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hinchamiento y ruptura de los orgánulos celulares, así comola pérdida de las reservas energéticas celulares. El resultado dela necrosis es, normalmente, una reacción inflamatoria queproduce infiltración local, daño vascular y edema. Por el contra-rio, la apoptosis se caracteriza por cambios en la estructura dela membrana celular con exposición de las fosfatidilserinas,disminución en el volumen plasmático con la formación decuerpos apoptóticos, cambios en la permeabilidad de lamembrana mitocondrial con la apertura del poro de transi-ción, condensación de la cromatina y fragmentación del DNA.

La apoptosis se inicia por la activación de unas cisteína-prote-asas denominadas caspasas, las cuales se activan por degradaciónproteolítica, desencadenando la muerte celular. La caspasa-3 seactiva específicamente por citocromo c, un componente de lacadena respiratoria mitocondrial. En este sentido, la salida decitocromo c de la mitocondria, tras la apertura del poro de tran-sición, activa un complejo llamado apoptosoma, que es el respon-sable de la activación de la caspasa-3. Es importante resaltar queel poro de transición regula el potencial de membrana mito-condrial, un parámetro que se altera durante la apoptosis indu-cida por calcio, excitotoxinas y radicales libres, sustancias que seproducen, todas ellas, durante el proceso hipóxico-isquémico.

Posteriormente, las células apoptóticas expresan en susmembranas moléculas de adhesión, que son reconocidas porlos macrófagos, los cuales proceden a su fagocitosis y posteriordegradación, evitando así un posible daño para las células colin-dantes. Por tanto, la apoptosis es un proceso de suicidio celular,que está destinado a minimizar los daños ocasionados por elproceso inflamatorio.

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Metabolismo de la glucosa en el SNC durante el procesohipóxico-isquémico

El Sistema Nervioso depende, casi exclusivamente, de laoxidación aeróbica de glucosa para la obtención de energía.Este hecho explica los efectos devastadores del proceso hipó-xico-isquémico, puesto que, en estas circunstancias, no sólo elsuministro de oxígeno está comprometido, sino que la glucosallega al tejido con dificultad como consecuencia de la disminu-ción del riego sanguíneo. Por consiguiente, la alteración del meta-bolismo de la glucosa en el SNC es una de las claves para entenderlos daños producidos por el proceso hipóxico-isquémico.

En este sentido, la glucosa se transporta a través de lamembrana plasmática de las células nerviosas por un procesode transporte facilitado, que está mediado por transportado-res de glucosa de la familia GLUT. De ellos, el GLUT-1 y elGLUT-3 son las isoformas predominantes en cerebro, expre-sándose el GLUT-1 en las células endoteliales, así como enneuronas, astrocitos y oligodendrocitos, mientras que el GLUT-3 se expresa únicamente en las neuronas post-mitóticas. Eltransportador GLUT-3 posee mayor afinidad por la glucosaque el GLUT-1, por lo que se ha sugerido que la presencia deGLUT-3 en las neuronas permite a éstas captar glucosa delespacio extracelular, aun en condiciones de escasa disponibili-dad de la misma.

Durante el período perinatal, el proceso hipóxico-isqué-mico provoca el aumento de la síntesis de GLUT-1, lo que setraduce en el incremento de la captación de glucosa por elcerebro. La isquemia cerebral también aumenta la expresiónde GLUT-3, como un mecanismo compensatorio de la defi-ciencia de glucosa asociada al proceso. Por tanto, el aumento enla expresión de los sistemas transportadores de glucosa, duranteel proceso hipóxico-isquémico, desempeña un importante papel

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en la prevención del daño causado por el déficit de glucosa quese produce como consecuencia de la disminución del riegosanguíneo.

Durante el proceso hipóxico-isquémico se produce la acti-vación de la glucolisis anaerobia, con objeto de compensar ladisminución de la síntesis de ATP en la mitocondria. De hecho,se ha podido comprobar que los astrocitos, que disponen deuna alta capacidad glucolítica por vía anaerobia, son capacesde sobrevivir aunque la síntesis de ATP mitocondrial estécomprometida. Sin embargo, las neuronas, que carecen de esaactividad glucolítica, mueren rápidamente por la falta deoxígeno, al no disponer de una síntesis alternativa de ATP. Porotro lado, la acidosis láctica producida por la actividad gluco-lítica parece ser responsable, asimismo, de la muerte neuronalque tiene lugar en estas circunstancias. Sin embargo, este hechoparece depender de la concentración de ácido láctico alcan-zada, puesto que el ácido láctico sintetizado en la glucolisisdurante la isquemia cerebral podría ser utilizado como sustratoenergético en la fase de reoxigenación.

El ciclo de las pentosas fosfato posee importantes funcio-nes en el tejido nervioso, dado que es la principal vía de sumi-nistro del NADPH necesario para el funcionamiento de lossistemas antioxidantes celulares. Así, en la primera parte delciclo se producen dos moléculas de NADPH a partir de NADP.En este sentido, las neuronas sometidas a estrés oxidativoresponden con un aumento de la actividad del ciclo de laspentosas fosfato, así como de la actividad de la glutation pero-xidasa. Asimismo, el estrés oxidativo causado por el exceso deóxido nítrico induce la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa enastrocitos, con objeto de producir el NADPH necesario pararegenerar el glutation reducido con que luchar contra el estrésoxidativo.

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Disfunción mitocondrial en el proceso hipóxico-isquémico

Como hemos mencionado antes, la isquemia provoca unafuerte caída en los niveles intracelulares de ATP, siendo, posi-blemente, el déficit energético el responsable de la muerteneuronal. En este sentido, el desacoplamiento de la fosforila-ción oxidativa mitocondrial constituye uno de los factores deci-sivos del daño cerebral producido por el procesohipóxico-isquémico. Este fenómeno se caracteriza por la inca-pacidad de la mitocondria para llevar a cabo la transferenciade energía al ATP y por el aumento de la producción de radi-cales libres.

En este sentido, los componentes de la cadena respiratoriason especialmente susceptibles al daño producido por el procesohipóxico-isquémico y posterior reperfusión. En este sentido,la disminución del flujo sanguíneo cerebral inhibe específica-mente la actividad de los complejos I y II-III de la cadena trans-portadora de electrones mitocondrial, mientras que la actividaddel complejo IV (citocromo c oxidasa) disminuye drástica-mente durante el periodo de reperfusión. En cualquier caso,los complejos mitocondriales I, II-III y IV son muy sensiblesal ataque de los radicales libres que se generan durante el procesohipóxico-isquémico. Sin embargo, mientras que el complejo Ies muy susceptible al daño producido por el anión superóxido,debido a su alto contenido en centros sulfoférricos, los comple-jos II-III y IV son los componentes más sensibles a la accióndel óxido nítrico y, sobre todo, a la del peroxinitrito, formadoa partir de la reacción entre el óxido nítrico y el superóxido.Asimismo, durante el proceso hipóxico-isquémico se producela liberación de determinados componentes mitocondriales alcitoplasma celular, tales como el citocromo c, probablementecomo consecuencia de la producción de radicales libres porla mitocondria. La salida del citocromo c provoca no sólo la

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disfunción mitocondrial, sino que desencadena, además, unaserie de señales celulares que conducen a la apoptosis.

Durante el período perinatal, el proceso hipóxico-isqué-mico produce la disfunción mitocondrial de las células nervio-sas. En este sentido, nuestros resultados indican que, en estascondiciones, la actividad del complejo mitocondrial II-III seinhibe por la disminución en la disponibilidad de oxígeno, loque se traduce en la caída de las concentraciones de ATP.Asimismo, dichos efectos se previenen con la administraciónde inhibidores de la síntesis de óxido nítrico, lo que involucraa este radical libre en la disfunción mitocondrial asociada a laisquemia cerebral del recién nacido.

De hecho, la función respiratoria mitocondrial se consi-dera una de las principales fuentes de producción de radicaleslibres durante el proceso hipóxico-isquémico. La producciónmitocondrial del anión superóxido se lleva a cabo, principal-mente, a nivel de los complejos I y III de la cadena transpor-tadora de electrones mitocondrial. Los principales productoresde superóxido son la ubiquinona, que transfiere los electronesdel complejo I y II al complejo III, y el citocromo bc1, compo-nente del complejo mitocondrial III. Sin embargo, el superó-xido generado en condiciones fisiológicas se degrada por lassuperóxido dismutasas, que transforman el superóxido en aguaoxigenada, y por la catalasa y la glutation peroxidasa queconvierte el agua oxigenada en agua. Sin embargo, en deter-minadas circunstancias patológicas, generalmente relacionadascon alteraciones en la función mitocondrial, se produce unaumento en la producción de superóxido, produciéndose undesequilibrio entre su velocidad de síntesis y la de degradación,creándose una situación de estrés oxidativo. En estas circuns-tancias, el superóxido, que tiene una gran afinidad por loscentros sulfoférricos de las proteínas, provoca la liberación delanión ferroso, lo que causa la formación de radical hidroxilo

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en la reacción de Fenton. En estas condiciones, el superóxidoy el radical hidroxilo alteran la estructura de diversos lípidos,proteínas e, incluso, del DNA.

Por tanto, la producción de radicales libres por la mito-condria es uno de los principales factores responsables de lamuerte celular asociada al proceso hipóxico-isquémico. Dehecho, se ha sugerido que la mitocondria juega un papel esen-cial en la decisión del tipo de muerte celular que se produce ensituaciones de estrés oxidativo, es decir, entre necrosis o apop-tosis. Así, cuando el daño producido es intenso, como ocurreen la isquemia severa, se produce el hinchamiento y la roturade la mitocondria, lo que provoca la caída de las concentracio-nes de ATP y la subsecuente necrosis. Sin embargo, si el dañoproducido es más leve, la muerte por apoptosis predomina sobrela necrosis. En este sentido, durante la isquemia cerebral tran-sitoria la liberación de citocromo c es una de las principalesseñales celulares implicadas en el inicio de la apoptosis.

Producción de óxido nítrico en el SNC

El óxido nítrico es un radical libre que actúa como mensa-jero fisiológico en el Sistema Nervioso. El óxido nítrico sesintetiza en la reacción catalizada por la óxido nítrico sintasa(NOS), que sintetiza óxido nítrico y L-citrulina a partir deL-arginina. Sus acciones biológicas derivan, fundamentalmente,de la capacidad del óxido nítrico para activar la guanilato ciclasasoluble, causando el aumento de la concentración intracelularde GMP cíclico (cGMP). En situaciones fisiológicas, las neuro-nas producen óxido nítrico por la activación, calcio-dependiente,de la NOS neuronal (nNOS), que se expresa constitutivamenteen estas células. Sin embargo, en determinadas situaciones pato-lógicas se produce una excesiva cantidad de óxido nítrico, lo

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que genera efectos neurotóxicos. En este sentido, los astroci-tos y, en general, las células gliales del SNC (astrocitos, micro-glía y oligodendrocitos), aumentan la síntesis de óxido nítricopor la inducción de otra isoenzima, denominada NOS indu-cible (iNOS). La actividad de la iNOS es independiente decalcio, por lo que, una vez que se induce la síntesis de su mRNA,la proteína se sintetiza y los astrocitos producen el óxido nítricode forma continua e incontrolada. La iNOS se induce por cito-quinas, tales como el interferón-g (IFN-g), la interleuquina-1 ß(IL-1ß) y el factor necrótico tumoral-a (TNF-a), así como porel lipopolisacárido, es decir, la endotoxina de la pared celular delas bacterias gram-negativas. Estas citoquinas se encuentran eleva-das en el cerebro en algunas situaciones neuropatológicas, porlo que se ha sugerido que la inducción de la iNOS en las célulasgliales juega un importante papel en la muerte neuronal presenteen estas situaciones patológicas. Por otro lado, la actividad de laiNOS se inhibe por noradrenalina, AMP cíclico, interleuquina-4, interleuquina-10 y dexametasona, así como por el propio óxidonítrico mediante un mecanismo de autoinactivación.

En los últimos años, numerosos estudios han implicado alóxido nítrico en el control de las respuestas fisiológicas delcerebro frente al trauma hipóxico-isquémico. En efecto, se hapuesto de manifiesto, de manera directa, que la síntesis de óxidonítrico aumenta durante la isquemia cerebral. Asimismo, laisquemia produce un importante aumento de las concentra-ciones cerebrales de cGMP, sintetizado como consecuencia dela activación de la guanilato ciclasa por óxido nítrico.

En condiciones normales, la activación calcio-dependientede la nNOS, iniciada por la estimulación de los receptores deglutamato, se enmarca dentro de las respuestas neurofisiológi-cas que siguen a la liberación presináptica de este neurotrans-misor y, por tanto, de la transmisión del impulso nervioso. Sinembargo, en determinadas situaciones patológicas se produce

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una excesiva estimulación del receptor de glutamato, lo queeleva la concentración de óxido nítrico a neurotóxica. Por otraparte, dado que las mismas citoquinas responsables de la induc-ción de la iNOS se encuentran elevadas en el proceso hipó-xico-isquémico, se ha sugerido que la inducción de iNOS porparte de las células gliales juega un importante papel en laneurotoxicidad asociada a esta patología.

En efecto, la síntesis masiva de óxido nítrico en el cerebroproduce la muerte neuronal, a través de una serie de mecanis-mos que implican la pérdida de la carga energética celular, laperoxidación de lípidos y proteínas, la nitrosilación proteica y eldaño del DNA. Es más, la formación endógena de peroxinitrito,generado a partir de la reacción espontánea del óxido nítrico conel anión superóxido, puede ser la responsable de la neurotoxici-dad del propio óxido nítrico. En este sentido, estudios realiza-dos en neuronas en cultivo han puesto de manifiesto que elperoxinitrito es capaz de inhibir las actividades de los comple-jos II-III y IV de la cadena respiratoria, comprometiendo así elestado energético celular y la viabilidad neuronal. Asimismo, lainducción de la iNOS en los astrocitos produce la muerte neuro-nal en cocultivo, de modo similar a la producida por el peroxi-nitrito en los cultivos puros de neuronas, lo que pone demanifiesto el papel neurotóxico de este sustancia. En este sentido,la administración de inhibidores de la NOS, tales como el NAMEy la N-nitro-L-arginina muestra una clara protección frente aldaño neuronal producido por el proceso hipóxico-isquémico.

Principales mecanismos antioxidantes en el SNC.

La producción de radicales libres, aunque exacerbada ensituaciones patológicas, es un proceso fisiológico para el quela célula dispone de mecanismos de defensa. Sólo cuando la

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producción de radicales libres sobrepasa la capacidad de lossistemas celulares destinados a su neutralización, los radicaleslibres sobrantes oxidan las estructuras celulares, empezandopor las moléculas más sensibles, tales como enzimas y ferro-sulfoproteínas. Posteriormente, cuando el daño ocasionado porlos radicales libres es irreversible se produce la muerte celular.Pero antes ha tenido que sobrepasarse la capacidad de los proce-sos antioxidantes celulares, de los cuales el más importante esel protagonizado por el glutation.

En efecto, de todos los sistemas antioxidantes de quedispone el Sistema Nervioso, el sistema glutation reducido/glutation oxidado es el más importante. El glutation reducidose transforma en glutation oxidado a través de la reacción cata-lizada por la glutation peroxidasa, reacción que se acopla conla reducción de compuestos que contienen grupos peróxidos,lo que constituye el principal mecanismo de neutralización deradicales libres. La recuperación del glutation reducido se realizapor la reacción catalizada por la glutation reductasa, medianteel NADPH sintetizado en el ciclo de las pentosas fosfato.

Sin embargo, existen otros mecanismos de defensa contralos radicales libres, tales como la superóxido dismutasa y lacatalasa, sistemas que permiten la eliminación del superóxidoy del agua oxigenada, respectivamente. En este sentido, la supe-róxido dismutasa de astrocitos se activa en la esclerosis lateralamiotrófica, lo que indica que los astrocitos cumplen un impor-tante papel en la defensa antioxidante del SNC. Asimismo, lavitamina C parece tener un papel muy importante como antio-xidante cerebral, puesto que el ácido ascórbico se acumula enlas neuronas hasta alcanzar concentraciones mucho mayoresque en la mayoría de los tejidos. La función antioxidante delascorbato se lleva a cabo mediante inactivación directa de espe-cies oxidantes, aunque acoplado al sistema glutation redu-cido/glutation oxidado. Asimismo, la vitamina E es un

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importante antioxidante liposoluble, capaz de proteger a lacélula contra la peroxidación lipídica de las membranas. Eneste sentido, la concentración de vitamina E es muy elevadaen astrocitos, lo que unido a la alta actividad del sistema gluta-tion reducido/glutation oxidado observado en estas células,señala a los astrocitos como los encargados de la protección delSistema Nervioso contra los radicales libres.

Durante el desarrollo del Sistema Nervioso Central la neuro-génesis precede a la aparición de los astrocitos propiamentedichos. Por consiguiente, la protección ejercida por estos últimoscontra los radicales libres está ausente durante gran parte deldesarrollo cerebral. En este sentido, la proliferación neuronalcomienza a mediados de la gestación, mientras que la astroci-togénesis sólo lo hace en los alrededores del parto. Es evidente,por tanto, que durante un periodo largo del desarrollo las neuro-nas dependen de su propio poder antioxidante. Este hechoseñala a la vitamina C como el agente encargado de la protec-ción antioxidante del Sistema Nervioso durante el desarrollocerebral temprano, encargándose de la neutralización de losradicales libres que podrían dañar seriamente las delicadasestructuras cerebrales aún inmaduras. Más tarde, los astroci-tos se encargarán de la labor antioxidante, ya que poseen unaalta actividad del sistema glutation reducido/glutation oxidadoy una alta concentración de vitamina E.

La hemorragia intracraneal: causa y efecto del procesohipóxico-isquémico

La hemorragia intra-periventricular (IVH) es una lesióncerebral muy frecuente en prematuros, que se caracteriza porla aparición de hemorragias en la matriz germinal subependi-mal y la subsecuente rotura y vertimiento de la sangre en el

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ventrículo. Como consecuencia se producen la destrucción dela matriz germinal y el infarto hemorrágico periventricular.Parece seguro que la hemorragia intra-periventricular se producepor cambios bruscos en el flujo sanguíneo que afectan a loscapilares de la matriz que, por su fragilidad, inician el procesocon su ruptura. La fragilidad de los capilares de la matrizaumenta con la inmadurez del tejido, así como con el dañohipóxico-isquémico sufrido por la propia matriz.

La matriz germinal subependimal es una región ventrola-teral adyacente a los ventrículos laterales, que suministra neuro-blastos entre las 10 y 20 semanas de gestación y, más tarde, enel tercer trimestre, genera glioblastos que darán lugar a los astro-citos y a los oligodendrocitos. La destrucción de la matriz germi-nal y, consecuentemente, de los precursores neuronales y gliales,lleva consigo el cese del desarrollo de la corteza cerebral, produ-ciendo diversas secuelas dependiendo de las zonas afectadas.Muy frecuentemente las lesiones parenquimales, es decir, laslesiones de zonas amplias de la materia blanca adyacente alventrículo, suelen ser unilaterales, presentando una localiza-ción asimétrica.

La hemorragia intra-periventricular se produce principal-mente en el cuarto día después del nacimiento y, frecuente-mente, produce la dilatación del ventrículo provocandohidrocefalia. La hemorragia parece ser consecuencia de uninfarto venoso, aunque sus causas no están completamentedilucidadas. De hecho, el infarto venoso parece producirsecomo consecuencia de los cambios bruscos del flujo sanguí-neo, que no pueden ser soportados por la fragilidad de los capi-lares sanguíneos de la matriz periventricular. El aumento bruscodel flujo sanguíneo parece afectar especialmente a un giro enU que presenta la circulación venosa a nivel del foramen deMonro. En este sentido, las fluctuaciones del flujo sanguíneoson consecuencia de las alteraciones de la ventilación producidas

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por el distrés respiratorio que frecuentemente sufre el prema-turo, aunque no se descartan la hipercapnia y el sufrimientodel parto como causas coadyuvantes.

Además de la fragilidad capilar, el daño hipóxico-isqué-mico per se parece ser una causa importante de la hemorragiaintra-periventricular. Así, las células endoteliales de los capila-res de la matriz periventricular son ricas en mitocondrias, loque sugiere que estas células son particularmente sensibles a lafalta de oxígeno. Es más, dependiendo de la duración dela hipoxia, así como del momento del desarrollo, el procesohipóxico-isquémico puede producir, a su vez, episodios dehemorragia intracraneal, afectándose otras zonas críticas endonde la neurogénesis secundaria esta aún activa. Asimismo,los oligodendrocitos inmaduros son muy sensibles al estrésoxidativo, lo que puede contribuir a los efectos deletéreos delproceso hipóxico-isquémico. Por último, la materia blancainmadura es muy sensible al daño producido por el procesohipóxico-isquémico, produciéndose un resblandecimiento dela materia blanca, denominado leucomalacia periventricular(PVL).

Por lo que respecta a la materia gris, su principal vulnera-bilidad radica en la diferente sensibilidad de los receptores deglutamato durante el periodo perinatal. En efecto, aproxima-damente el 65% de las sinapsis del SNC utilizan el glutamatocomo neurotransmisor, el cual, en condiciones normales, esrecaptado tras realizar su función neurotransmisora. Sinembargo, el proceso hipóxico-isquémico produce un conside-rable aumento de la concentración de glutamato en el compar-timento extracelular, no sólo por el aumento de la liberaciónpresináptica del aminoácido, sino por la inhibición de su recap-tación producida por el ácido araquidónico, liberado de lasmembranas neuronales en el proceso hipóxico-isquémico.El acúmulo de glutamato produce el fenómeno denominado

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excitotoxicidad, que consiste en la respuesta de las células adya-centes a un estimulo glutamatérgico exagerado. El efecto selleva a cabo a través del receptor de glutamato de tipo NMDA,que produce la entrada masiva de calcio, la activación de laNOS y la correspondiente producción de radicales libres.Durante el periodo perinatal este proceso se agudiza, dado queel receptor de glutamato de tipo NMDA posee subunidadesdiferentes a las del adulto, lo que le confiere una mayor sensi-bilidad al glutamato.

Como vemos, se trata de un ciclo vicioso, puesto que elproceso hipóxico-isquémico provoca la hemorragia intracra-neal y ésta acelera, a su vez, el proceso hipóxico-isquémico.Dada la especial susceptibilidad del cerebro del neonato y, espe-cialmente el del prematuro, el proceso hipóxico-isquémicopuede provocar considerables efectos deletéreos que, en algunoscasos, resultan irreversibles.

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EPÍLOGO

En lo escrito anteriormente subyace la idea de la existen-cia de una relación causa-efecto entre prematuridad y dañocerebral. Sin embargo, la sucesión de eventos bioquímicos quetranscurren entre uno y otro es extraordinariamente compleja,lo que pone de manifiesto que los fenómenos fisiológicos estánsiempre engarzados lógicamente aunque, a veces, el descono-cimiento de un eslabón dé al traste con nuestros más sofisti-cados razonamientos. En el caso que nos ocupa, todo comienzaaparentemente con la interrupción de la gestación antes de sutérmino natural. El neonato se expone a los rigores fisicoquí-micos de la vida extrauterina con importantes hándicaps bioquí-micos. Por un lado, carece de suficientes reservas glucídicas ylas disponibles tardan en movilizarse a causa de la insuficientesecreción de glucagón y el tardío aclaramiento de la hiperin-sulinemia fetal. Por otro, el parto prematuro interrumpe, enun momento crítico, la síntesis del surfactante pulmonar,componente alveolar esencial para la adquisición del oxígenoatmosférico. El resultado inevitable de este déficit de surfac-tante, es la hipoxia y la subsecuente hiperlactiacidemia. El ácidoláctico plasmático, que constituye una reserva energética impor-tantísima durante los momentos que siguen al parto, no puedeser utilizado por falta de oxígeno. De esta manera, no sólopersisten la acidosis y su posible morbilidad, sino que lostejidos neonatales se ven privados de su casi exclusivo sustratoen estas circunstancias, es decir, del ácido láctico. Este hechose ve agravado por la ausencia de sustratos alternativos pues,como hemos mencionado, las disponibilidades de glucosa

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están muy restringidas en estas circunstancias y no es posiblepreservar al cerebro del déficit energético. Así, el ácido láctico,que constituye el principal sustrato del cerebro en circunstan-cias normales, no puede ser utilizado como fuente de energía,dada la falta de oxígeno. Presumiblemente, el desarrollo cere-bral queda paralizado, puesto que la hipoxia inhibe tambiénla lipogénesis de novo. Si la hipoxia continúa, una multitud desucesos patológicos tendrán lugar inevitablemente, causandola fatal paralización de la maquinaria metabólica. Sin embargo,si el aporte de oxígeno es el adecuado, el prematuro restableceel consumo de ácido láctico. Hoy sabemos que aún más impor-tante que la recuperación de las oxemias es la normalizacióndel ritmo de la ventilación pulmonar. Así, un aumento transi-torio de la presión sanguínea en la zona periventricular, produ-cida por la polipnea sincopada del prematuro distrésico, puedecausar la rotura de los capilares en “U” característicos de estazona, especialmente en la circulación venosa a nivel del foramende Monro.

En este sentido, la hemorragia intra-periventricular es unalesión cerebral muy frecuente en prematuros, la cual se carac-teriza por la aparición de hemorragias en la matriz germinalsubependimal y la subsecuente rotura y vertimiento de la sangreen el ventrículo. Como consecuencia de la hemorragia, seproducen la destrucción de la matriz germinal y el infarto hemo-rrágico periventricular. Parece seguro que la hemorragia intra-periventricular se produce por cambios bruscos en el flujosanguíneo, que afectan a los capilares de la matriz, que por sufragilidad inician el proceso con su ruptura. La fragilidad deestos capilares aumenta con la inmadurez del tejido, así comocon el daño hipóxico-isquémico sufrido por la matriz. Ladestrucción de la matriz germinal y, consecuentemente, de losprecursores neuronales y gliales, lleva consigo el cese del desarro-llo de la corteza cerebral, produciendo diversas secuelas depen-

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diendo de las zonas afectadas

Además de la fragilidad capilar, el daño hipóxico-isqué-mico per se parece ser una causa importante de la hemorragiaintra-periventricular. Así, las células endoteliales de los capila-res de la matriz periventricular son ricas en mitocondrias, loque sugiere que estas células son particularmente sensibles ala falta de oxígeno. Es más, dependiendo de la duración de lahipoxia, así como del momento del desarrollo, el proceso hipó-xico-isquémico puede producir, a su vez, episodios de hemo-rragia intracraneal, afectándose otras zonas críticas en dondela neurogénesis secundaria está aún activa. Asimismo, los oligo-dendrocitos inmaduros son muy sensibles al estrés oxidativo,lo que puede contribuir a los efectos deletéreos del procesohipóxico-isquémico a largo plazo, contribuyendo a la dismie-linización. Por último, la materia blanca inmadura es muysensible al daño producido por el proceso hipóxico-isquémico,produciéndose la denominada leucomalacia periventricular.

Como vemos, se trata de un ciclo vicioso: el proceso hipó-xico-isquémico provoca la hemorragia intracraneal y éstaacelera, a su vez, el proceso hipóxico-isquémico. Dada laespecial susceptibilidad del cerebro del neonato, y especial-mente el del prematuro, el proceso hipóxico-isquémico puedeprovocar considerables efectos deletéreos que, en algunos casos,resultan irreversibles.

En este sentido, es necesario poner de manifiesto que lavulnerabilidad de las estructuras cerebrales a los radicales libreses extremadamente alta durante el periodo postnatal temprano.En efecto, durante el desarrollo del Sistema Nervioso Centralla neurogénesis precede a la aparición de los astrocitos propia-mente dichos. Por consiguiente, la protección ejercida por estosúltimos contra los radicales libres está ausente durante granparte del desarrollo cerebral. En este sentido, la proliferación

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neuronal comienza a mediados de la gestación, mientras quela astrocitogénesis sólo lo hace en los alrededores del parto. Esevidente, por tanto, que durante un periodo largo del desarro-llo, las neuronas dependen de su propio poder antioxidante.Este hecho señala a la vitamina C como el agente encargadode la protección antioxidante del Sistema Nervioso durante sudesarrollo temprano, encargándose de la neutralización de losradicales libres, que podrían dañar seriamente las delicadasestructuras cerebrales aún inmaduras. Más tarde, los astroci-tos se encargarán de la labor antioxidante, ya que poseen unaalta actividad del sistema glutation reducido/glutation oxidadoy una alta concentración de vitamina E.

Es importante recordar que la zona periventricular es muyactiva durante el periodo postnatal temprano pues, como hemospodido demostrar muy recientemente, esta zona no sólo es elcentro de proliferación de los precursores neuronales, que reclu-tados por la denominada “corriente migratoria rostral” se diri-girán al bulbo olfatorio, sino que constituye el punto de partidapara la emigración de las neuronas hacia el cuerpo estriado. Eneste sentido, hemos podido demostrar que en la etapa postna-tal temprana la zona periventricular dirige el desarrollo delestriado, comandando la axonogénesis en determinados gruposde neuronas, lo que crea las interconexiones propias de estenúcleo. Todo ello regulado por la albúmina y a través de sumensajero específico, es decir, el ácido oleico, que actúa comofactor neurotrófico en esta etapa tan delicada del desarrollocerebral. De esta manera, nuestra investigación, que comenzócon la dilucidación del destino del ácido láctico, nos ha llevadoal descubrimiento de que otro ácido, el ácido oleico, posible-mente con el esqueleto carbonado procedente del primero, esel factor neurotrófico que dirige el desarrollo del cerebro duranteel periodo perinatal.

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Aunque, naturalmente, queda un largo camino por reco-rrer, podemos afirmar que estamos muy cerca de conocer condetalle la cadena de causas y efectos por los que la prematuri-dad o el trauma hipóxico-isquémico causado por otros acci-dentes perinatales, conducen al daño cerebral irreversible. Enefecto, la hipoxia tiene otra dimensión particular en el caso delrecién nacido, puesto que la hipoglucemia fisiológica delneonato convierte a la hipoxia en la terrible isquemia, situa-ción en que no sólo se carece de oxígeno, sino también deglucosa. Como hemos podido comprobar en nuestro labora-torio, éstas son las peores circunstancias para la supervivenciade las neuronas, puesto que el déficit de glucosa priva a lasneuronas del único sustrato que puede ser utilizado en ausen-cia de oxígeno. Ni siquiera el ácido láctico puede ayudar enestas circunstancias, puesto que, como hemos mencionadoantes, su utilización requiere oxígeno. Así que, las veinte molé-culas de ATP que en condiciones normales aportaría cada unade ácido láctico tampoco están disponibles. La autofagia no esuna opción para el cerebro en desarrollo. Por lo tanto, sóloqueda la apoptosis, es decir, el suicidio de la neurona o, en elpeor de los casos, la necrosis del tejido. La necrosis no haríasino empeorar considerablemente la situación, puesto que,como se ha descubierto recientemente, el proceso inflamato-rio que sigue a la necrosis impide que la plasticidad neuronalintente reparar el daño. Si éste se produjese, posiblemente seríairreparable, puesto que el desarrollo del Sistema Nervioso esun camino discreto y preciso, pero que avanza en una sola direc-ción y en donde resulta difícil detenerse y, mucho menos, volveratrás.

Afortunadamente, sin embargo, este escenario rara veztiene lugar en nuestros hospitales, pues la normalización delritmo de la ventilación pulmonar, acompañada de esmeradoscuidados neonatológicos, evitan, en la mayoría de los casos,

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que el neonato atraviese el umbral de lo irreversible y lodirigen hacia un desarrollo pleno sobre el que crecerán suscapacidades cognitivas.

Sirvan estas palabras como reconocimiento a la laborextraordinaria de nuestros neonatólogos, que han reducido lamortalidad perinatal en nuestro país hasta límites que parecíaninalcanzables y que hoy son motivo de admiración a nivel inter-nacional.

He dicho

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DISCURSO DE CONTESTACIÓN

DEL

EXCMO. SR. DR. D. JULIO R. VILLANUEVA

Excelentísimo Señor PresidenteExcelentísimos Señoras y Señores AcadémicosSeñoras y Señores

Mis primeras palabras han de ser para manifestar mi agra-decimiento, de un lado, al Profesor José María Medina y, deotro, a la Presidencia de la Real Academia de Medicina de Sala-manca, por el encargo que me han hecho de contestar aldiscurso de ingreso en esta Real Academia de un nuevo acadé-mico. Siempre resulta agradable intervenir cuando se reconocey premia la labor científica y docente de un colega, compañerode claustro y, sobre todo, de frecuentes y numerosas activida-des en el Consejo Científico de la Fundación Ramón Areces alo largo de las últimas décadas. A decir verdad, en todos estosaños hemos tenido ocasión de tratar al nuevo académico en laUniversidad de Salamanca, como dedicado profesor con graninquietud por las actividades docentes e investigadoras, asícomo por el interés en la formación de jóvenes investigadoresen áreas científicas de su campo.

Nos resulta así mismo grato reconocer que, a lo largo desu trayectoria universitaria, el Profesor Medina ha transitadopor todos los estamentos de la docencia desde sus primerosaños de vida académica, una vez ultimada la Licenciatura enFarmacia en la Universidad de Granada, incorporándose pararealizar el doctorado al Departamento de Bioquímica de esaprestigiosa universidad, hasta el día de hoy, que cumple 29

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años como Catedrático de Bioquímica y Biología Molecularde esta Universidad.

El Profesor Medina nace en la preciosa ciudad de Ronda yestá casado con María Pilar, también farmacéutica, con la quetiene dos hijos, habiendo obtenido la Licenciatura de Farma-cia en 1967 en la Universidad de Granada, en donde tambiénse doctoró en 1972 con Premio Extraordinario. Su primer cargoacadémico como Profesor Titular lo ostenta en la misma insti-tución granadina, pasando luego a la Universidad Autónomade Madrid, donde alcanza el cargo de Profesor Agregado en1975. Posteriormente, en 1981, obtiene la cátedra de Bioquí-mica y Biología Molecular en la Universidad de Salamanca,plaza que ocupa desde entonces hasta la actualidad. Duranteeste período de tiempo las enseñanzas correspondientes a laespecialidad las ejerce en diversas Facultades, impartiendodocencia desde Farmacia a Químicas, Biología, Medicina, Vete-rinaria y en la nueva especialidad de Bioquímica. Interesa subra-yar que durante cinco años actúa como Director delDepartamento de Biología Molecular de la Universidad Autó-noma de Madrid. Ya en la ciudad de Salamanca, ejerce el cargode Director del Departamento de Bioquímica y Biología Mole-cular desde 1993 hasta 1997, en donde desarrolla una intensalabor docente e investigadora, contribuyendo decisivamente ala formación de jóvenes investigadores de su especialidad. Dehecho, el Profesor José María Medina ha supervisado y diri-gido nada menos que 29 Tesis Doctorales (12 Premios Extraor-dinarios) y 43 Tesinas de Licenciatura, siendo su principal áreade investigación la Neurobioquímica.

Por lo que se refiere a su formación, el Profesor Medina hallevado una interesante trayectoria científica, inicialmente bajola dirección del Profesor Federico Mayor Zaragoza, cuandoejercía éste primero como catedrático y después como Rectorde la Universidad de Granada, donde inició la formación de

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su grupo docente de investigación en Bioquímica. Una vezfinalizado el doctorado en 1972, con la calificación de sobre-saliente cum laude y Premio Extraordinario, con el título “Efectode la fenilbiguanida (fenformina) sobre la gluconeogénesis enhígado perfundido de rata”, el Profesor Medina se traslada a laUniversidad de Oxford, nada menos que para incorporarse algrupo que estaba dirigiendo el Profesor Sir Hans Krebs, unode los Premios Nobel en Fisiología y Medicina de mayor pres-tigio y reconocimiento en el campo de la Bioquímica, regre-sando a la Universidad de Granada en 1973. Esta importanteetapa es seguida más tarde por otras cortas estancias en la Eige-nossische Technische Hochschule (ETH) de Zurich (1975) y,posteriormente, ya en 1979, en el Instituto Internacional dePathologie Cellulaire et Moleculaire de la también prestigiosae histórica Universidad de Lovaina. Participó, asimismo, en losprestigiosos Cursos especializados de Biología organizados porel Dr. N. Van Udem, patrocinados por la Fundación Gulben-kian en Lisboa, a los que acudieron un buen grupo de cientí-ficos de diferentes universidades españolas.

Desde otro punto de vista, en el contexto universitario, alo largo de los últimos 35 años el Profesor Medina transita porlos diferentes niveles del sistema docente a nivel superior,iniciando su carrera en Granada como Profesor Ayudante en1967, después como Profesor Adjunto Numerario en 1975,Profesor Agregado Numerario en 1977 en la Universidad Autó-noma de Madrid y, por último, como Catedrático de Bioquí-mica y Biología Molecular de la Universidad de Salamancadesde 1981.

Durante todos estos años desarrolla la docencia en lasuniversidades de Granada y Autónoma de Madrid. Más tarde,ejerce como Director del Instituto de Biología Molecular“Severo Ochoa” (CSIC-UAM) durante 3 años y, por último,ya en la Universidad de Salamanca, actúa como Director del

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Departamento de Bioquímica y Biología Molecular en el nuevoEdificio Departamental, en donde encabeza un amplio grupode jóvenes investigadores y docentes.

Es oportuno mencionar también, que la principal línea deinvestigación como denominador común en todo este tiempoha sido la Neuroquímica del Desarrollo, área a la que perte-necen, como luego mencionaremos, un elevado número de sustrabajos científicos. Durante todo este amplio período de dedi-cación a la investigación científica dirige nada menos que 29Tesis Doctorales y 43 Tesinas de Licenciatura, principalmenteen la Universidad de Salamanca, donde sigue su labor docentee investigadora actualmente. A la mencionada actividad inves-tigadora habría que añadir la publicación de no menos de 114artículos aparecidos en revistas internacionales de reconocidoprestigio, tanto europeas como americanas, además de 42 librosy monografías, 32 revisiones y “proceedings” en revistas nacio-nales e internacionales y 250 comunicaciones presentadas ydefendidas en congresos nacionales e internacionales. Su amplialabor desarrollada en su especialidad neurológica, obtuvo elreconocimiento nacional del Premio Reina Sofía de Investiga-ción sobre la Prevención de Deficiencias. Más tarde, en reco-nocimiento a sus aportaciones a la nutrición del recién nacido,recibió el Premio Nacional del Instituto Danone.

Prueba del amplio campo de investigación desarrollado porel nuevo académico es el reconocimiento alcanzado comoAcadémico Correspondiente de la Real Academia de Farma-cia, así como Académico de Real Academia de Doctores, asícomo de la Academia Nacional de Medicina de México. Inte-resa destacar que el Profesor Medina es miembro de númerode la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular,de destacada trayectoria en España a lo largo de los últimoscasi 40 años, siendo también miembro de la prestigiosa e histó-rica Biochemical Society del Reino Unido, de la New York

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Academy of Sciences, así como de la International Society forNeurochemistry. Al compartir ambos actividades importantes,sobre todo en relación a la selección de proyectos de investi-gación y la adjudicación de becas, campo en el que el nuevoacadémico es un reconocido especialista, tenemos que subra-yar la gran labor que a lo largo de los últimos años viene desarro-llando en la Fundación Ramón Areces, donde desde la épocadel fundador forma parte del Consejo Científico, que anteshabía presidido el Profesor Severo Ochoa y últimamente elProfesor Federico Mayor Zaragoza, su maestro. Las activida-des del Profesor Medina en la Fundación se enfocan, sobretodo, a la evaluación de proyectos de investigación y al grantrabajo de selección de becarios que serán pensionados parauna estancia de dos años en Universidades y centros extranje-ros. Decir, por último, que desde hace unos años ha ejercidosu función como Miembro de Número del Club de Roma, enel campo del Capítulo Español.

Como datos más sobresalientes del curriculum del Profe-sor Medina interesa destacar su papel como Investigador prin-cipal de 44 proyectos de investigación, apoyados por laComisión Asesora de Investigación Científica y Técnica, porla Dirección General de Política Científica, por la ComisiónInterministerial de Ciencia y Tecnología, por la FundaciónRamón Areces, por la Consejería de Educación y Cultura dela Junta de Castilla y León, por el Fondo de InvestigacionesSanitarias y por la Unión Europea, así como desarrollandoAcciones Integradas con Francia y el Reino Unido.

En este sentido, el Profesor José María Medina ha partici-pado, como colaborador, en proyectos sufragados por el Depar-tamento de Agricultura de los Estados Unidos, bajo el título:“Effectors of terpene biogenesis”, cuando aún estaba en laUniversidad de Granada. Participa así mismo como colabora-dor en el proyecto titulado: “Adaptación metabólica al ejercicio”,

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sufragado por la Comisión Asesora de Investigación Científicay Técnica de la Presidencia de Gobierno (1972-75). Duranteesa época coincide su traslado a la Universidad de Oxford,becado por el British Council para trabajar con el Profesor H.A.Krebs en el Metabolic Research Laboratory, Radcliffe Infir-mary, desarrollando un proyecto titulado: “On competition oflong and short-fatty acids for oxidation” utilizando hígadoperfundido y hepatocitos aislados de rata, trabajo que fue finan-ciado por el National Research Council del Reino Unido.

Más tarde, ya en España, a partir del año 1976 actúa comoInvestigador Principal de una larga serie de proyectos, comen-zando por uno financiado por la Comisión Asesora de Inves-tigación Científica y Técnica sobre: “Regulación del cicloglucosa-ácidos grasos y de la cetogénesis durante el períodoperinatal”. La misma Comisión Asesora ha financiado otroproyecto sobre: “Influencia de la diabetes materna en el meta-bolismo fetal y neonatal de rata”. En esta línea de trabajo hadesarrollado no menos de 40 proyectos de investigación, enlos que el Profesor Medina ha actuado como Investigador Prin-cipal, financiados por la Junta de Castilla y León, por la Comi-sión Interministerial de Ciencia y Tecnología y por el Fondode Investigaciones Sanitarias de la Seguridad Social, en espe-cial el proyecto titulado: “Regulación del metabolismo de astro-citos y neuronas por la comunicación intercelular”. Por suimportancia económica merece la pena mencionar también elproyecto: “Efecto de la administración de tetrahidrobiopterinasobre la biosíntesis de óxido nítrico en el Sistema NerviosoCentral. Posible papel en la prevención de los efectos deleté-reos de la hipoxia y de las enfermedades neurodegenerativas”,financiado por la Dirección General de Enseñanza Superior eInvestigación Científica, Plan Nacional de I+D.

Otra faceta en la que el nuevo académico también se hadistinguido es la de su actividad como conferenciante, habiendo

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desarrollado a lo largo de las tres últimas décadas cerca de 80conferencias en las más diversas universidades, Colegios Oficia-les de Farmacéuticos, cursos de Análisis Clínicos, hospitales dela Seguridad Social, Universidad Internacional Menéndez Pelayode Santander y en la Universidad San Pablo CEU. Otra acti-vidad en la que se ha destacado ha sido la relacionada con laorganización de reuniones científicas y congresos en diferen-tes universidades españolas, así como la participación en congre-sos que han tenido lugar en Granada, Salamanca, Madrid,Londres y Nueva York. Las ponencias presentadas en congre-sos por invitación se elevan a 40 y, en general, están relacio-nadas con el metabolismo del glucógeno durante el desarrollo,la endocrinología perinatológica, bases moleculares de la diabe-tes mellitus, metabolismo energético del neonato prematuro,cambios metabólicos y nutrición durante el período perinatal,regulación enzimática en astrocitos y neuronas en cultivo, basesnutricionales del desarrollo cerebral y sobre el desarrollo postna-tal del Sistema Nervioso Central.

Por último, nos llama la atención de su curriculum vitae elelevado número de comunicaciones científicas presentadas enreuniones científicas y en congresos, un número que se apro-xima a las 250, versando sobre temas que, en general, se rela-cionan con los antes mencionados. No podemos por menosde comentar el elevado número de capítulos relacionados conlibros y que llega a las 42 contribuciones, principalmentetratando aspectos de Bioquímica perinatal y sobre la nutricióny alimentación del prematuro. Así mismo, las revisiones y“proceedings” en revistas han sido numerosas, más concreta-mente, 32.

Sin embargo el aspecto más importante de la labor inves-tigadora del Profesor José María Medina se relaciona con losartículos en revistas científicas internacionales de prestigio,sometidas a evaluadores especializados y cuyo número pasa del

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centenar. Entre estas revistas destacan FEBS Letters, Bioche-mical Journal, Molecular and Cellular Biochemistry, Archivesof Biochemistry and Biophysics, Enzyme, Biology of theNeonate, Biochimica et Biophysica Acta, Journal of InheritedMetabolic Disease, Pediatric Research, Hormone and Meta-bolic Research, IRCS Medical Science, Life Sciences, Bioche-mical Pharmacology, Molecular Pharmacology, Medical ScienceResearch, Experimental Cell Research, Molecular Pharmaco-logy, Endocrinology, Glia, Brain Research Protocols, BrainResearch, Journal of Biological Chemistry, Journal of Neuro-chemistry, Journal of Alzheimer’s Disease, Oncogene, Neuro-pharmacology, etc.

Tras esta breve semblanza, realizada con pequeñas descrip-ciones de la trayectoria científica del nuevo académico, resultaobligado glosar la importante lección que en su discurso nosacaba de dar y que todos hemos seguido con el máximo interésy atención.

En primer lugar, comentaremos las interesantes aportacio-nes en relación a la utilización del ácido láctico por el cerebro.Parece demostrado que el recién nacido utiliza con cierta rapidezla elevada cantidad de ácido láctico que se acumula en la sangredurante la gestación. El grupo dirigido por el Profesor Medinaha sido capaz de demostrar que el consumo del ácido lácticono se lleva a cabo por la conocida vía gluconeogénica, sino quelo hace mediante su oxidación a través del ciclo tricarboxílico.Esta observación señala al ácido láctico como un sustrato meta-bólico esencial en la supervivencia perinatal. Como conse-cuencia de estos datos, el grupo de investigación se centró enel estudio sobre la clase de tejidos neonatales que consumíanácido láctico de una forma preferencial. Tomando en cuentaa los órganos que lo hacían, en principio corazón, pulmón,hígado, etc., las investigaciones se centraron en el cerebro, dadoque su desarrollo en la especie humana es, principalmente, peri-

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natal. De forma ciertamente efectiva, el grupo de investigaciónpudo demostrar que el cerebro del neonato consumía ácidoláctico de forma preferente, de hecho, con mayor velocidadque otros sustratos relevantes durante este período, tales comola glucosa y los cuerpos cetónicos. En fechas posteriores se aisla-ron y cultivaron neuronas, astrocitos y oligodendrocitos conla finalidad de aclarar cuáles de las células que constituyen elSistema Nervioso eran las responsables del consumo del ácidoláctico. Mediante una serie de publicaciones, el Profesor Medinay su equipo pudieron demostrar que las neuronas, los astroci-tos, así como los oligodendrocitos, metabolizan ácido lácticocon preferencia sobre otros sustratos; en cualquier caso, utili-zan el ácido láctico tanto con fines energéticos como plásticos.En fases ulteriores, el equipo científico ha podido demostrarcómo para hacer llegar los sustratos metabólicos a las neuro-nas lejanas los astrocitos utilizan las denominadas “gap junc-tions”, como sistema de bombeo con objeto de distribuir losnutrientes entre las células del sistema nervioso.

Más allá de lo mencionado por el Profesor Medina en sudiscurso, un segundo campo importante de actuación delequipo investigador se relaciona con el ácido oleico, comonuevo factor neurotrófico. Se parte de la base de que la barrerahematoencefálica es impermeable a la albúmina, exceptodurante el período perinatal. Según han demostrado los inves-tigadores salmantinos, bajo los efectos de la albúmina los astro-citos sintetizan específicamente ácido oleico, a partir de lossustratos metabólicos utilizados habitualmente por el cerebro,es decir, glucosa, ácido láctico y cuerpos cetónicos. De estaforma han aclarado que el ácido oleico, una vez sintetizado, esliberado por los astrocitos para ser utilizado por las neuronas.Los resultados han puesto de manifiesto cómo el ácido oleicose incorpora a las membranas de las neuronas en aquellos puntosen los que se requiere mayor fluidez y plasticidad. De esta forma

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los “conos de crecimiento”, en donde se inicia el desarrollo delos axones, se enriquecen en ácido oleico, algo que posible-mente da lugar a la flexibilidad que requiere esta estructura.Teniendo en cuenta todos sus resultados, el grupo del Profe-sor Medina demuestra cómo, de forma aún más sorprendente,el ácido oleico actúa, además, como agente neurotrófico, indu-ciendo la proteína asociada al crecimiento axonal denominadaGAP-43. Se ha demostrado que esta proteína cumple un papelque se considera fundamental en el crecimiento de los axones,pues constituye el andamiaje por el que se construye la estruc-tura axonal. Como se ha demostrado, además, bajo los efectosdel ácido oleico, las neuronas se agrupan y emiten sus axonespara contactar con los grupos vecinos, dando lugar a estruc-turas como las observadas en el cerebro in vivo. A la vista deestos resultados, parece ser que el ácido oleico no sólo sirvede sustrato plástico en la construcción de los axones, sino queactúa, a su vez, como factor neurotrófico, tendiendo a contro-lar el desarrollo postnatal del cerebro.

Los datos que acabamos de exponer no cabe duda de queproyectan algunos resultados prácticos. El Profesor Medina hapuesto de manifiesto que el ácido oleico resulta ser un factorabsolutamente decisivo en el desarrollo cerebral, algo que loseñala como un nutriente esencial para el desarrollo psicomo-tor del recién nacido. A este respecto se puede recordar el hechode que los pacientes con Síndrome de Down presentan unamenor concentración de albúmina sérica, algo que se acom-paña por un porcentaje menor de ácido oleico en los fosfolí-pidos neuronales. Una explicación de este hecho es que lasalteraciones bioquímicas observadas en el síndrome de Downpodrían ser las causantes de la falta de interconexiones neuro-nales observada en estos enfermos. Por otro lado, se ha de tener,además, en cuenta, que el complejo albúmina-ácido oleicopuede constituir un arma terapéutica en la reparación de las

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estructuras cerebrales tras el ictus. Es un hecho que, en estascircunstancias, la barrera hematoencefálica está dañada y, poresta razón, la albúmina puede acceder a la zona afectada. Conrespecto a los efectos de la albúmina, debemos resaltar su másreciente trabajo, publicado en el Journal of Alzheimer’s Disease,en el que se demuestra que la albúmina impide los efectostóxicos del beta amiloide gracias a que inhibe la entrada delpéptido en las neuronas. Este hecho señala a la albúmina comouna posible arma terapéutica en el tratamiento la enfermedadde Alzheimer.

En nombre de nuestra Corporación, sea bienvenido elDr. D. José María Medina Jiménez.

He dicho

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