Osmolalitatea fluidelor și concentrația de Na+
De mult timp s-a recunoscut că setea este stimulată de creșteri ale concentrației extracelulare de osmoliți nepermeabili, cum ar fi Na+, care provoacă mișcarea osmotică a apei din celulele corpului. Astfel, soluțiile hiperosmotice de glucoză și uree nu cresc aportul de apă, dar soluțiile hipertonice de NaCl sau sorbitol o fac. Această creștere a osmolalității plasmatice efective (pOsm) stimulează osmoreceptorii cerebrali localizați în organul vascular al laminei terminale (OVLT), o structură din creierul anterior bazal care nu are o barieră hemato-encefalică și, prin urmare, poate răspunde prompt la modificări ale pOsm. De fapt, creșteri ale pOsm de numai 1-2% stimulează setea la animale, iar creșterile suplimentare determină creșteri proporționale ale aportului de apă. Setea este stimulată atunci când proiecțiile din OVLT activează neuronii din zona preoptică mediană din lamina terminalis ventrală față de comisura anterioară, deși circuitul neuronal ulterior care mediază setea și comportamentul de băut nu a fost determinat. Alte proiecții de la OVLT către nucleii paraventriculari și supraoptici ai hipotalamusului stimulează secreția VP. Distrugerea chirurgicală a OVLT elimină atât consumul de apă, cât și secreția VP neurohipofizară ca răspuns la creșterea pOsm.
Din acest aranjament, osmoreglarea a fost inițial concepută ca un sistem de reacție negativă cu o singură buclă, în care deshidratarea crește pOsm și, prin urmare, oferă un stimulent pentru sete, în timp ce aportul de apă servește la scăderea pOsm înapoi la normal și, prin urmare, provoacă sațietate prin eliminarea semnalului excitator pentru sete. Cu toate acestea, sistemul de control al setei osmoregulatoare nu poate avea o organizare atât de simplă, deoarece se produce o întârziere substanțială între momentul în care apa este ingerată și momentul în care aceasta apare în circulație (de unde poate afecta pOsm și osmoreceptorii cerebrali). Mai exact, atât la câini, cât și la oameni, este nevoie de 10-20 de minute pentru ca apa ingerată să producă scăderi semnificative ale pOsm, în timp ce setea și aportul de apă se termină mult mai rapid (la fel ca și secreția de VP). Astfel, trebuie să apară un stimulent timpuriu care să semnalizeze creierul în anticiparea rehidratării ulterioare. Un astfel de efect se aseamănă cu reflexele de anticipare întâlnite în controlul a numeroase funcții autonome (de exemplu, secreția de insulină ca răspuns la gustul alimentelor înainte de digestia și asimilarea acestora).
Acest element de anticipare în controlul aportului de apă a fost clarificat de o serie de investigații elegante raportate de Ramsay și colegii săi. Cercetările lor au folosit câini ca subiecți experimentali, deși lucrările ulterioare au extins constatările lor la primate umane și non-umane. Pe scurt, câinii deshidratați au fost observați că beau apă rapid, dar că se opreau după numai câteva minute, cu mult înainte ca diluția plasmei sanguine să devină evidentă. Această inhibare timpurie a setei (și a secreției de VP) a avut loc chiar și atunci când câinilor li s-a montat o fistulă gastrică, care a drenat apa ingerată din stomac și a împiedicat astfel posibilitatea rehidratării. Aceleași efecte rapide au apărut atunci când câinii au băut o soluție hipertonică de NaCl (deși, în cele din urmă, când soluția salină a fost absorbită și pOsm a fost ridicată, câinii au devenit și mai însetați și au secretat mai multă VP decât înainte, așa cum era de așteptat). Aceste observații evidențiază importanța unui semnal inhibitor timpuriu în controlul aportului de apă și sugerează baza acestuia: o intrare neuronală în creier dinspre orofaringe, asociată cu o înghițire rapidă în timpul actului de a bea, care a permis câinilor să își măsoare aportul. Acest semnal a avut un efect inhibitor rapid, dar temporar, asupra setei și a secreției de VP. Atunci când apa ingerată a fost ulterior absorbită și pOsm a fost diluată din nou la niveluri normale, s-a produs o încetare mai susținută a setei și a secreției VP datorită rehidratării. Acest aranjament ipotetic este în concordanță cu constatarea că o inhibiție rapidă a setei și a secreției VP nu a fost observată la câinii deshidratați atunci când un volum de apă comparabil cu cel consumat a fost intubat în stomacul lor, ocolindu-le orofaringele.
Șobolanii utilizează, de asemenea, semnale timpurii de feedback de la băutură, deși printr-un mecanism diferit. Atunci când șobolanii au fost perfuzați intravenos cu soluție hipertonică de NaCl pentru a stimula secreția de VP, 5 minute de ingestie de apă au provocat o scădere rapidă a nivelurilor plasmatice de VP fără modificări notabile ale pOsm. Aceste efecte nu au fost asociate cu actul de a bea, deoarece ingerarea aceluiași volum de soluție salină izotonică nu a avut niciun efect asupra nivelurilor plasmatice de VP. Astfel, se pare că animalele au reacționat la compoziția lichidului ingerat și nu la volumul acestuia. În plus, constatările anterioare au indicat că șobolanii însetați au băut cantități mai mari de apă atunci când sfincterul piloric a fost ligaturat (împiedicând astfel golirea gastrică) și că încărcăturile gastrice de apă la șobolani au produs scăderi rapide ale nivelurilor plasmatice de VP înainte de a avea loc o reducere substanțială a pOsm. Aceste observații sugerează în mod colectiv existența unui receptor osmo- sau Na+ visceral care detectează apa ingerată după ce lichidul părăsește stomacul și înainte de a intra în circulația generală.
Fibrele nervului vag se proiectează din viscerele abdominale către zona postrema și nucleul adiacent al tractului solitar (AP/NTS) din trunchiul cerebral. În concordanță cu posibilitatea ca aceste fibre să servească la medierea efectelor timpurii ale apei ingerate, la șobolanii însetați a avut loc o suprabăutură considerabilă atunci când aceste fibre nervoase senzoriale au fost distruse prin injectarea sistemică a neurotoxinei capsaicină. Supraalimentarea a fost, de asemenea, observată atunci când locurile de proiecție au fost eliminate prin leziuni ale AP/NTS. În ambele cazuri, animalele s-au comportat ca și cum nu ar mai fi primit un mesaj timpuriu că apa a fost consumată; adică, au continuat să bea. Abia mai târziu, când apa ingerată a fost absorbită și a diluat plasma circulantă, osmoreceptorii OVLT au fost afectați și setea a fost redusă. Receptorii osmo- sau Na+ viscerali au fost, de asemenea, implicați de constatările conform cărora setea poate fi stimulată de încărcături gastrice de soluție hipertonică de NaCl, înainte de a fi detectate creșteri sistemice ale pOsm. În mod similar, setea rezultată în urma privării de apă peste noapte este considerabil intensificată de o încărcătură gastrică de soluție salină hipertonică.
Șobolanii cu leziuni ale AP/NTS prezintă și alte caracteristici de perturbare a osmoregulării. Pe lângă faptul că beau cantități excesive de apă atunci când le este sete, aceștia au, de asemenea, o secreție atenuată de VP ca răspuns la soluție salină hipertonică perfuzată intravenos și o excreție urinară afectată de o încărcătură de NaCl administrată. Mai mult, aceștia beau soluție hipertonică de NaCl în reprize neobișnuit de mari, ca și cum nu ar primi semnale timpurii ale soluției de deshidratare de la receptorii de Na+ viscerali. Aceste rezultate sugerează un rol important al AP/NTS în osmoreglarea la șobolani. Deoarece AP nu are o barieră hemato-encefalică, este posibil ca acesta să detecteze în mod direct o anumită caracteristică pertinentă a compoziției fluidelor corporale, pe lângă faptul că primește informații de la viscere. Observațiile conform cărora șobolanii cu leziuni ale AP/NTS secretă VP în mod normal ca răspuns la o soluție hipertonică de manitol, dar nu și ca răspuns la o soluție salină equi-osmolară, oferă informații suplimentare că această zonă a trunchiului cerebral joacă un rol în reglarea Na+ mai degrabă decât în osmoreglare.
În concluzie, este bine stabilit faptul că osmoreceptorii cerebrali mediază setea și secreția de VP ca răspuns la creșteri ale pOsm. Cu toate acestea, alți factori sunt, de asemenea, importanți, deoarece băutura și secreția neurohipofizară pot fi influențate chiar și atunci când nu sunt evidente modificări în pOsm circulant. De exemplu, un „semnal anticipativ” de la receptorii osmo- sau Na+ viscerali contribuie în mod important la aceste răspunsuri de reglementare la șobolani. Acești receptori se proiectează la AP/NTS, implicând un rol pentru aceste structuri ale trunchiului cerebral în reglarea Na+ care este în concordanță cu alte constatări în care AP/NTS a fost distrus chirurgical. Organizarea circuitelor neuronale relevante care controlează aportul de apă și secreția VP neurohipofizară rămâne să fie clarificată, la fel ca și diferența de funcționare a acestora ca răspuns la sarcini de NaCl și sarcini osmotice care nu conțin Na+, precum și contribuțiile lor separate la controlul apetitului de NaCl, al setei și al secreției VP.
.