Context
La innervació de l’iris exemplifica perfectament el control neural vegetatiu amb les dues branques que actuen de manera oposada, la via parasimpàtica i la simpàtica. La regulació es basa en una senyalització molecular comuna Ca²⁺-dependent, però. El mecanisme neural permet una resposta ràpida i precisa a canvis ambientals relacionats amb el control de la il·luminació de la retina.
La innervació de l’iris és un exemple excel·lent de control del sistema nerviós vegetatiu (autònom), amb les dues branques que actuen de manera oposada, la via parasimpàtica (colinèrgica) i la simpàtica (noradrenèrgica). Tots dos components utilitzen mecanismes semblants (receptors metabotròpics acoblats a proteïnes Gq -activadores- que incrementen la concentració intracel·lular de Ca²⁺ i la contracció muscular, però actuen sobre dos músculs diferents amb efectes oposats. En realitat, es tracta del mateix tipus de múscul llis, però és la disposició de les cèl·lules musculars el que fa que en la contracció unes estrenyen i les altres relaxen la pupil·la.
Els músculs llisos de l’iris són excepcionals, però, perquè el seu origen està en el neuroectoderma (i no del mesoderma com la major part del múscul llis de l’organisme humà) que també formarà a les neurones de la retina òptica i permetrà la visió. De fet, el neuroectoderma donarà lloc a tot el sistema nerviós (neurones i cèl·lules glials, i també moltes cèl·lules endocrines disperses).
El control neural de l’iris regula la mida de la pupil·la (reflexos pupil·lars) per adaptar-se a la llum i a altres estímuls.
Estructura i organització de l’iris
L’iris té dos músculs llisos com mostra la figura prèvia inclosa, un és el múscul esfínter de la pupil·la, que té una disposició circular envoltant la pupil·la i que quan es contrau provoca una disminució del diàmetre pupil·lar que s’anomena miosi. L’altre múscul és el dilatador de la pupil·la que té una disposició radial i que quan es contrau provoca l’augment del diàmetre pupil·lar anomenat midriasi.
Com hem dit l’origen embriològic dels músculs de l’iris és el mateix encara que és molt especial donat que deriven del neuroectoderma que dona lloc a la mateixa retina òptica.
Desenvolupament embrionàri de les estructures de l’ull. Per un estudiant de l’estructura de l’ull pot ser profitós l’exercici d’esbrinar el significat dels símbols. J.Tusques. Organisation nerveuse et sensorielle de l’homme. Librairie Maloine S.A. Editeur, París, 1971.
El neuroectoderma forma la cúpula òptica on l’epiteli doble de la regió més anterior donarà lloc a l’iris (fletxes) mentre que l’epiteli més posterior donarà lloc a la retina òptica amb les cadenetes de tres (en realitat són cinc tipus) neurones. Els punts verds indiquen la càmera anterior de l’ull ocupada per l’humor aquós.
Algunes cèl·lules epitelials de l’iris en desenvolupament es diferencien en cèl·lules contràctils donant lloc al múscul esfínter (contractor, circular) i al múscul dilatador (radial). Aquest origen explica l’estreta relació de l’iris muscular amb les estructures del sistema nerviós central.
Innervació de l’iris
El nivell de llum (intensitat) és detectat per les cèl·lules neurosensorials de la retina, els cons i bastons, i també per algunes neurones ganglionars retinals. Tota la informació lumínica, ja molt processada entre totes les cèl·lules de la retina, és enviada al cervell a través del nervi òptic, especialment a l’hipotàlem i al tronc de l’encèfal, les dues estructures que regularan la innervació simpàtica i parasimpàtica de l’iris respectivament.
La llum ambiental provoca els reflexos pupil·lars perquè la retina detecta canvis en la intensitat lumínica i el cervell ajusta automàticament la mida de la pupil·la (contracció o dilatació) per adaptar-se a aquestes condicions.
La innervació vegetativa del múscul esfinterià és parasimpàtica i la seva activació provoca miosi. Les neurones inicials estan en el nucli d’Edinger-Westphal, en el mesencèfal, que envien el seu axó al gangli ciliar on es troben les segones neurones que innerven ja al múscul esfínter. El neurotransmissor principal és l’acetilcolina (ACh) i els receptors en les cèl·lules musculars són muscarínics del subtipus M3 acoblats a una proteïna Gq activadora d’una fosfolipasa C (PLC). Aquest enzim, en trencar fosfolípids de la membrana allibera les molècules IP₃ i DAG que (cadascuna per un mecanisme diferent) incrementen la concentració intracel·lular de calci, i l’activació de la cinasa MLCK (myosin light chain kinase) que fosforila la miosina de les miofibretes i provoca la contracció del múscul llis esfinterià.
El nucli d’Edinger‑Westphal és un grupet de neurones situat al voltant del nucli del nervi oculomotor en el mesencèfal (III parell cranial) i realitza el control involuntari de l’ull, tant la constricció de la pupil·la, la miosi, davant la llum (reflex pupil·lar) com així mateix l’acomodació del cristal·lí que permet enfocar objectes propers en augmentar la curvatura del cristal·lí. L’acomodació del cristal·lí la fa un tercer musculet anomenat múscul ciliar, al darrere de l’iris.
La innervació vegetativa del múscul dilatador és simpàtica i la seva activació provoca midriasi. Les neurones inicials estan en l’hipotàlem i els seus axons fan sinapsis en neurones simpàtiques de la medul·la espinal (C8–T2) i aquestes en neurones del gangli cervical superior. La cadena continua en les neurones del plexe carotidi i aquestes innerven, seguint els nervis ciliars llargs, al múscul dilatador. El neurotransmissor principal és la noradrenalina (NA) i els receptors són α1-adrenèrgics en els miòcits llisos del múscul dilatador. Aquests receptors també estan acoblats a una proteïna Gq activadora, que seguint una cascada intracel·lular similar a la descrita en el sistema parasimpàtic, dona com a resultat la contracció del múscul dilatador, en una midriasi.
Així doncs, tots dos sistemes utilitzen mecanismes semblants (via Gq–Ca²⁺), però actuen sobre músculs diferents amb efectes oposats.
El control vegetatiu final està basat en la integració funcional tònica i antagònica de tots dos sistemes. Amb predomini parasimpàtic, pupil·la petita (miosi) i amb simpàtic dominant, pupil·la dilatada (midriasi). En els dos casos, però, el mecanisme és reflex.
L’estudi de la innervació autònoma de l’iris permet analitzar el paper complementari que juguen generalment els dos vessants del sistema nerviós vegetatiu, l’equilibri tònic entre simpàtic i parasimpàtic, entre activació i inhibició, entre estimulació i fre. Amb un sol dels sistemes es podria modular una funció entre 0 i X mentre que amb dos sistemes oposats (sigui l’oposició per mecanisme molecular diferent o per disposició histològica diferent dels elements com és el cas dels músculs de l’iris), la modulació d’una funció com l’obertura del diafragma pupil·lar pot discorre entre -X i +X, amb més amplitud del rang.
En el terreny farmacològic, la complementarietat permet utilitzar posem per cas, una substància simpaticolítica (bloqueig del simpàtic) per produir un efecte parasimpaticomimètic (simula l’efecte parasimpàtic).
Efecte hormonal en la regulació de l’iris
També hi ha una modulació hormonal de la mida de la pupil·la, però és molt menys important i menys ràpida que la regulació nerviosa directa. L’iris és un sistema fonamentalment neurogènic, tot i que les hormones poden influir de manera indirecta o moduladora, no primària. Hi poden intervenir les hormones tiroidals, del còrtex suprarenal (cortisol), l’oxitocina de la neurohipòfisi i altres neuromoduladors musculars, normalment però, amb una finalitat més tròfica que contràctil.
L’única hormona amb un efecte relativament rellevant és l’adrenalina relacionada amb situacions d’estrès, i fins i tot així, és inferior a la via simpàtica neuronal. En aquestes situacions, la regulació de l’iris és un exemple molt clar d’activació integrada neurovegetativa + hormonal, amb predomini però, del sistema nerviós simpàtic.
Què és una reacció d’estrès? L’estrès activa una reacció d’alarma, de lluita o de fugida davant de situacions de perill, excitació i por, també, però durant l’exercici. El cervell (hipotàlem) detecta aquesta mena d’estímuls i activa la reacció. És una resposta evolutiva de supervivència. El resultat és una modulació neural, simpàtica, que incrementa l’activitat cardíaca, respiratòria i metabòlica entre altres adaptacions ràpides de resposta immediata (mil·lisegons). També activa molt especialment l’alliberament d’adrenalina hormonal en la medul·la suprarenal.
En l’iris, ja hem vist com la via simpàtica neural (fortament activada en situacions d’estrès) dona com a resultat midriasi o dilatació de la pupil·la perquè arribi més llum a la retina i millori la visió en situacions de perill. Cal dir, però, que inclús en aquests estats d’alarma, el sistema parasimpàtic, encara que inhibit, continua funcionant i pot activar la miosi (el reflex pupil·lar) si la llum intensa provoca enlluernament. Així, la reacció ràpida del sistema nerviós simpàtic és continuada i mantinguda per l’adrenalina suprarenal per la via vascular de distribució més lenta. L’hormona adrenalina arriba per la sang a l’iris i activa els receptors α1 (utilitzant els mateixos mecanismes moleculars que el sistema nerviós) reforçant la dilatació pupil·lar i millorant la detecció d’estímuls visuals i facilitant reaccions ràpides davant de perills. Les hormones, sobretot l’adrenalina, no inicien, però potencien i mantenen la resposta en un exemple perfecte d’interacció entre sistema nerviós i endocrí.