allostasis.en.es[1]

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Disponible en línea en www.sciencedirect.com
R
Hormonas y comportamiento 43 (2003) 2–15
www.elsevier.com/locate/yhbeh
El concepto de alostasis en biología y biomedicina.
Bruce S. McEwena,* y John C. Wingfieldb
Laboratorio de Neuroendocrinología, Universidad Rockefeller, Box 165, 1230 York Avenue, Nueva York, NY 10021, EE. UU.
a
bDepartamento de Zoología, Box 351800, Universidad de Washington, Seattle, WA 98195, EE. UU.
Recibido el 28 de febrero de 2002; aceptado el 8 de septiembre de 2002
Abstracto
Los organismos vivos tienen patrones y rutinas regulares que implican la obtención de alimento y la realización de etapas de su ciclo vital como la reproducción,
la migración, la muda y la hibernación. La adquisición, utilización y almacenamiento de reservas de energía (y otros recursos) son fundamentales para el éxito
reproductivo de por vida. También hay respuestas a cambios predecibles, por ejemplo, estacionales, y a desafíos impredecibles, es decir, tormentas y desastres
naturales. La organización social en muchas poblaciones proporciona ventajas a través de la cooperación para satisfacer las necesidades básicas y un apoyo social
beneficioso. Pero existen desventajas debido al conflicto en las jerarquías sociales y la competencia por los recursos. Aquí discutimos el concepto de alostasis,
mantener la estabilidad a través del cambio, como un proceso fundamental a través del cual los organismos se ajustan activamente a eventos tanto predecibles
como impredecibles. La carga alostática se refiere al costo acumulativo para el cuerpo de la alostasis, siendo la sobrecarga alostática un estado en el que puede
ocurrir una fisiopatología grave. Utilizando el equilibrio entre el aporte y el gasto de energía como base para aplicar el concepto de alostasis, proponemos dos tipos
de sobrecarga alostática. La sobrecarga alostática tipo 1 ocurre cuando la demanda de energía excede el suministro, lo que resulta en la activación de la etapa de
emergencia del historial de vida. Esto sirve para alejar al animal de las etapas normales de su historia de vida y llevarlo a un modo de supervivencia que disminuye la
carga alostática y recupera el equilibrio energético positivo. El ciclo de vida normal se puede reanudar cuando pasa la perturbación. La sobrecarga alostática tipo 2
comienza cuando hay un consumo de energía suficiente o incluso excesivo acompañado de conflictos sociales y otros tipos de disfunción social. Este último es el caso
de la sociedad humana y de determinadas situaciones que afectan a los animales en cautiverio. En todos los casos, la secreción de glucocorticosteroides y la actividad
de otros mediadores de la alostasis, como el sistema nervioso autónomo, los neurotransmisores del SNC y las citocinas inflamatorias, aumentan y disminuyen con la
carga alostática. Si la carga alostática es crónicamente alta, se desarrollan patologías. La sobrecarga alostática tipo 2 no desencadena una respuesta de escape y sólo
puede contrarrestarse mediante el aprendizaje y cambios en la estructura social.
© 2003 Elsevier Science (EE.UU.). Reservados todos los derechos.
Introducción
estatus, ingresos, educación, entornos de vida y de trabajo, estilos de
vida, comportamientos relacionados con la salud y experiencias de vida
La biología moderna proporciona un marco no sólo para
comprender cómo la interacción de los genes y el entorno produce
estresantes sobre la salud física y mental.
Las rutinas diarias tanto de los animales como de los humanos
características individuales, y cómo estos individuos interactúan en
incluyen aportes nutricionales para mantener las actividades
grupos sociales y con otras especies, sino también para comprender
normales y anticipar necesidades adicionales (por ejemplo,
cómo estas interacciones conducen a la fisiopatología y la
enfermedad. Por ejemplo, el conocimiento de cómo se integran y
controlan los ciclos de vida de los organismos en el mundo natural
nos permitirá evaluar los efectos sobre los ecosistemas del cambio
climático global, las perturbaciones humanas y los alteradores
endocrinos. De igual importancia es la necesidad de utilizar marcos
biológicos básicos en la sociedad humana para conceptualizar y
medir el impacto acumulativo de los cambios sociales.
reproducción, migración, aclimatación al frío y al calor, etc.) durante
el ciclo día-noche y las estaciones. Estos mecanismos homeostáticos,
incluidos los cambios funcionales y estructurales en el cerebro y el
cuerpo, permiten al individuo mantener la estabilidad fisiológica y
conductual a pesar de las condiciones ambientales fluctuantes. A
este ciclo de vida “predecible” se superponen respuestas fisiológicas
y conductuales facultativas a eventos impredecibles que tienen el
potencial de ser estresantes. Estas respuestas requieren energía
adicional obtenida del medio ambiente y/o de reservas endógenas
* Autor correspondiente. Fax: -1-212-327-8634.
Dirección de correo electrónico:[email protected] (BS McEwen).
de grasa, glucógeno y proteínas. Además, la capacidad de un
individuo para mantener tales
0018-506X/03/$ – ver portada © 2003 Elsevier Science (EE.UU.). Reservados todos los derechos.
doi:10.1016/S0018-506X(02)00024-7
BS McEwen, JC Wingfield / Hormonas y comportamiento 43 (2003) 2–15
Las respuestas de emergencia dependen de otros factores como la carga
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Definición de términos
parasitaria, las enfermedades, el estatus social, las lesiones
permanentes, la contaminación, etc. Estos pueden generar “costos”
Homeostasis
adicionales permanentes que potencialmente representan una
“desventaja” ante cambios ambientales, eventos impredecibles, etc. .
Históricamente, tanto en las ciencias biológicas como en las
La homeostasis es la estabilidad de los sistemas fisiológicos que
mantienen la vida, usada aquí para aplicar estrictamente a un número limitado
biomédicas básicas, los conceptos de estrés y homeostasis se han
de sistemas como el pH, la temperatura corporal, los niveles de glucosa y la
utilizado de maneras ambiguas que confunden una serie de aspectos
tensión de oxígeno que son verdaderamente esenciales para la vida y, por lo
importantes del impacto de la experiencia y los genes en los ciclos de
vida en general, y en la salud y la enfermedad en particular. La energía
necesaria para alimentar las rutinas diarias y estacionales incluye etapas
importantes de la historia de la vida, como la reproducción, eventos
impredecibles que pueden provocar estrés y las desventajas
permanentes acumuladas por enfermedades, lesiones, etc. Estos forman
un continuo con importantes puntos de transición que determinan si el el
individuo puede afrontar la situación o desencadena respuestas
fisiológicas y conductuales facultativas diseñadas para reducir costos. No
hacer ninguna de las dos cosas da como resultado síntomas de lo que
llamamos "sobrecarga alostática", como se analiza a continuación.
Nuestro objetivo aquí es proponer la inclusión de cuatro términos,
"alostasis", "estado alostático", "carga alostática" y "sobrecarga
alostática" en un marco básico para la organización y gestión de los ciclos
tanto, se mantienen dentro de un rango óptimo para la vida. la etapa actual de
la historia de vida.
Alostasis
La alostasis es lograr la estabilidad a través del cambio. Este es
un proceso que apoya la homeostasis, es decir, aquellos parámetros
fisiológicos esenciales para la vida definidos anteriormente, a
medida que cambian los entornos y/o las etapas de la historia de
vida. Esto significa que los “puntos de ajuste” y otros límites de
control también deben cambiar. Existen mediadores primarios de la
alostasis como, entre otros, las hormonas del eje hipotálamopituitario-suprarrenal (HPA), las catecolaminas y las citocinas. La
alostasis también aclara una ambigüedad inherente en el término
"homeostasis" y distingue entre los sistemas que son esenciales
de vida. Estos términos se ofrecen como principios organizativos para
para la vida ("homeostasis") y aquellos que mantienen estos
comprender la gestión de los ciclos de vida en diversos hábitats y
sistemas en equilibrio ("alostasis") a medida que cambian el entorno
distintos grados de imprevisibilidad en biología básica. También incluyen
y la etapa de la historia de la vida.
la influencia de los factores de riesgo genéticos, los acontecimientos de
Sin embargo, observamos que otra visión de la homeostasis es la
la vida temprana, el estilo de vida y los comportamientos relacionados
operación de procesos fisiológicos coordinados que mantienen la
con la salud y las experiencias estresantes, incluidos los conflictos
mayoría de los estados estables del organismo (Cannon, 1929). En
sociales y las jerarquías sociales, en los procesos de adaptación
esta interpretación, podría parecer que homeostasis y alostasis
fisiológica y la exacerbación de la enfermedad.
significan casi lo mismo. La razón por la que no lo hacen es que la
El proceso de alostasis que conduce a la adaptación/aclimatación del
organismo en el corto plazo subyace a todo lo que discutiremos.
Exploraremos cómo los costos para el cuerpo (lo que se conoce como
carga alostática) pueden eventualmente resultar en una sobrecarga
alostática, es decir, el equilibrio entre el gasto y el aporte de energía.
Entendemos perfectamente que se trata de un enfoque simplista y que
muchos otros componentes nutricionales (ácidos grasos y aminoácidos
esenciales, minerales, etc.) son importantes. De hecho, estos también
podrían modelarse, pero aquí utilizamos el término “energía” en un
sentido muy general que abarca todos los recursos potencialmente
limitantes. Además, nos centramos en los glucocorticosteroides como
mediadores hormonales que reflejan cómo el individuo responde a los
desafíos impuestos tanto por el mundo externo como por el entorno
interno. Lo hacemos reconociendo plenamente el hecho de que los
glucocorticosteroides son sólo uno de los muchos mediadores
hormonales interconectados y que una descripción completa de lo que
estamos describiendo requerirá la inclusión también de estos
mediadores.
noción de “estado estacionario” es en sí misma vaga y no distingue
entre aquellos sistemas esenciales para la vida y aquellos que los
mantienen. Tampoco diferencia cambios de estado para permitir la
reproducción (y otros procesos del ciclo de vida) que no son
necesarios para la supervivencia inmediata (por ejemplo, Bauman,
2000; Kuenzel et al., 1999; Mrosovsky, 1990).
estado alostático
El estado alostático se refiere a niveles de actividad alterados y sostenidos
de los mediadores primarios, por ejemplo, glucocorticosteroides, que integran
la fisiología y los comportamientos asociados en respuesta a entornos
cambiantes y desafíos como interacciones sociales, clima, enfermedades,
depredadores, contaminación, etc. Propuesto originalmente para Al
comprender los aspectos fisiológicos del abuso de drogas (Koob y LeMoal,
2001), un estado alostático da como resultado un desequilibrio de los
mediadores primarios, lo que refleja una producción excesiva de algunos y una
producción inadecuada de otros. Algunos ejemplos son la hipertensión, un
ritmo de cortisol alterado en una depresión mayor o después de una privación
Primero, consideramos situaciones en las que la energía disponible
crónica del sueño, una elevación crónica de las citocinas inflamatorias y un
para el organismo es excedida por las demandas del medio ambiente. En
nivel bajo de cortisol en el síndrome de fatiga crónica, y un desequilibrio de
segundo lugar, consideramos situaciones en las que no se excede la
cortisol, CRF y citocinas en la rata Lewis que aumenta el riesgo de
energía disponible para el individuo, pero otros factores como la
enfermedades autoinmunes e inflamatorias. trastornos. Los estados
competencia social y el conflicto se vuelven primordiales. Antes de
alostáticos pueden mantenerse por períodos limitados si los alimentos
desarrollar estas ideas, necesitamos definir cierta terminología.
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La ingesta y/o la energía almacenada, como la grasa, pueden alimentar
las dos direcciones distintivas descritas anteriormente. Esto es
los mecanismos homeostáticos. Por ejemplo, los osos y otros animales
particularmente grave si la sobrecarga es permanente, como ocurre con
que hibernan y se preparan para el invierno se vuelven hiperfágicos
lesiones, enfermedades y algunos estilos de vida. estos son todos
como parte del ciclo de vida normal y en un momento (verano y
resultados secundariosque se pueden medir y están asociados con un
principios de otoño) en el que los recursos alimentarios pueden
mayor riesgo de padecer una enfermedad.
sustentarlo. Por el contrario, la hiperfagia facultativa en respuesta a
Usando estas definiciones como punto de partida, ahora
perturbaciones ambientales (tormentas inminentes o aumento de la
discutiremos el término usado en exceso “estrés” y cómo, en su
presión de los depredadores) puede no siempre estar respaldada por
lugar, el concepto de alostasis puede permitirnos considerar el ciclo
recursos locales. Si el desequilibrio continúa durante períodos más
de vida en general como un continuo desde las rutinas diarias hasta
prolongados y se vuelve independiente del mantenimiento de reservas
la sobrecarga alostática y las consecuentes consecuencias.
de energía adecuadas, aparecen síntomas de sobrecarga alostática.
patologías. En el marco de la alostasis, una definición más estrecha
y precisa de estrés ocupa un lugar importante. Esto es
Carga alostática y sobrecarga alostática
particularmente heurístico porque nos permite incluir variaciones
individuales debidas a la experiencia, la genética y el estatus social.
El resultado acumulativo de un estado alostático (p. ej., deposición
Incorpora umbrales y transiciones entre estados fisiológicos y
facultativa de grasa en un animal en respuesta a un cambio ambiental
conductuales que también varían de un individuo a otro. A pesar de
inesperado) es la carga alostática. Puede considerarse el resultado de las
esta complejidad, el marco ilustra que pueden estar implicados
rutinas diarias y estacionales que tienen los organismos para obtener
sistemas hormonales similares. Además, el marco permite la
alimento y sobrevivir, y la energía adicional necesaria para migrar,
formulación de predicciones claras que pueden probarse
mudar, reproducirse, etc. Dentro de ciertos límites, son respuestas
experimentalmente.
adaptativas a demandas estacionales y de otro tipo. Sin embargo, si se
superponen cargas adicionales de eventos impredecibles en el medio
ambiente, como enfermedades, perturbaciones humanas e interacciones
¿Qué entendemos por “estrés”?
sociales, entonces la carga alostática puede aumentar dramáticamente.
Prevemos dos resultados claramente diferentes. En primer lugar, si
El estrés a menudo se define como una amenaza, real o
las demandas de energía exceden los ingresos energéticos y lo que se
implícita, a la homeostasis. En el uso común, el estrés suele referirse
puede movilizar de las reservas, se produce una sobrecarga alostática de
a un acontecimiento o una sucesión de acontecimientos que
tipo 1. Por ejemplo, las aves reproductoras utilizan la creciente
provocan una respuesta, a menudo en forma de “angustia”, pero
abundancia de alimentos en primavera para criar a sus crías. Si las
también, en algunos casos, a un desafío que conduce a un
inclemencias del tiempo aumentan el costo de mantener la homeostasis
sentimiento de euforia, como en “buen día”. " estrés. Pero el término
además de las demandas de reproducción, y al mismo tiempo reducen
"estrés" está lleno de ambigüedades. A menudo se utiliza para
los alimentos disponibles para alimentar esta carga alostática, entonces
referirse al evento (factor estresante) o, a veces, a la respuesta
el balance energético negativo resulta en pérdida de masa corporal y
(respuesta al estrés). Además, se utiliza con frecuencia en el sentido
supresión de la reproducción (Wingfield et al. ., 1983). Otro ejemplo es el
negativo de "angustia" y, a veces, para describir un estado crónico
movimiento masivo de aves marinas hacia las islas ante una fuerte
de desequilibrio en la respuesta al estrés. Aquí el estrés se utilizará
tormenta que limitó el acceso a los alimentos. El aumento de la carga
para describireventosque son amenazantes para un individuo y que
alostática al enfrentar la tormenta frente a la reducción de los ingresos
provocan respuestas fisiológicas y conductuales como parte de la
energéticos resultó en una sobrecarga alostática de Tipo 1 (Smith et al.,
alostasis además de las impuestas por el ciclo de vida normal. La
1994).
respuesta al estrés ahora puede incluirse en el proceso de alostasis
En segundo lugar, la sobrecarga alostática tipo 2 ocurre si no se exceden
con carga concomitante y los dos tipos de sobrecarga.
las demandas de energía y el organismo continúa absorbiendo o almacenando
Los sistemas fisiológicos más comúnmente estudiados que
tanta o incluso más energía de la que necesita. Esto puede ser el resultado del
responden al estrés son el eje HPA y el sistema nervioso autónomo,
consumo de alimentos relacionado con el estrés, la elección de una dieta rica
particularmente la respuesta simpática de la médula suprarrenal y los
en grasas o desequilibrios metabólicos (estado prediabético) que favorecen la
nervios simpáticos. Estos sistemas responden en la vida diaria a eventos
deposición de grasas. Hay otros cambios acumulativos en otros sistemas, por
estresantes, así como al ciclo diurno de descanso y actividad, aunque
ejemplo, remodelación o pérdida neuronal en el hipocampo, placas
frecuentemente se los identifica como “sistemas de respuesta al estrés”.
ateroscleróticas, hipertrofia ventricular izquierda del corazón, hemoglobina
Desde el punto de vista conductual, las respuestas al estrés pueden
glicosilada y otras proteínas por productos finales de glicosilación avanzada
consistir en reacciones de “lucha o huida” o, en los seres humanos,
como medida de hiperglucemia sostenida. También puede producirse
implicar comportamientos relacionados con la salud, como comer,
colesterol alto con HDL bajo, y dolor crónico y fatiga, por ejemplo, en artritis o
consumir alcohol, fumar y otras formas de abuso de sustancias. Otro tipo
psoriasis, asociados con un desequilibrio de los mediadores inmunitarios. Por
de reacción a una situación potencialmente estresante es un mayor
lo tanto, puede ser posible distinguir entre carga alostática en el ciclo de vida
estado de vigilancia, potenciado por la ansiedad y la preocupación,
normal (que incorpora eventos impredecibles en el medio ambiente) y
especialmente cuando la amenaza está mal definida o es imaginaria y
sobrecarga alostática que excede la capacidad del individuo para afrontar la
cuando no existe una respuesta conductual alternativa clara que pueda
situación, aunque sea en forma limitada.
poner fin a la amenaza. Respuestas conductuales al estrés y estos
estados de
BS McEwen, JC Wingfield / Hormonas y comportamiento 43 (2003) 2–15
La ansiedad es capaz de exacerbar y potenciar los mediadores
fisiológicos de los resultados de salud.
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tivo. Luego observamos las consecuencias dañinas que resultan de
la sobreproducción y/o desregulación de los mismos mediadores
(ver también Sapolsky et al., 2000). Algunos de los ejemplos dados
anteriormente para ilustrar la “alostasis” se repetirán a
¿Cuáles son algunos ejemplos de alostasis?
continuación.
Los glucocorticosteroides, llamados así debido a su capacidad para
Sterling y Eyer (1988) utilizaron como ejemplo las variaciones en la
promover la conversión de proteínas y lípidos en carbohidratos
presión arterial: por la mañana, la presión arterial aumenta cuando nos
utilizables, ayudan al cuerpo a corto plazo al reponer las reservas de
levantamos de la cama y el flujo sanguíneo se mantiene al cerebro
energía después de un período de actividad como huir de un
cuando nos levantamos para mantenernos conscientes. Este tipo de
depredador. Los glucocorticosteroides también actúan en el cerebro
alostasis ayuda a mantener la tensión de oxígeno en el cerebro. Hay
para aumentar el apetito por los alimentos y aumentar la actividad
otros ejemplos: las elevaciones de catecolaminas y glucocorticosteroides
locomotora y la conducta de búsqueda de alimentos (Leibowitz y Hoebel,
durante la actividad física movilizan y reponen, respectivamente, las
1997), regulando así las conductas que controlan la ingesta y el gasto de
reservas de energía necesarias para la función cerebral y corporal bajo
energía. Esto es muy útil cuando tenemos que correr 2 millas, pero no es
desafío. Estas adaptaciones mantienen el metabolismo esencial y la
beneficioso cuando agarramos una bolsa de papas fritas mientras
temperatura corporal. Ejemplos en otros contextos incluyen cambios en
redactamos una subvención o un trabajo. La inactividad y la falta de
la ingesta de alimentos, procesos osmorreguladores y metabolismo que
gasto energético crean una situación en la que los glucocorticosteroides
experimentan las hembras durante la lactancia (Bauman, 2000), o
crónicamente elevados pueden impedir la acción de la insulina para
cambios dramáticos en el metabolismo, morfología muscular y patrones
promover la absorción de glucosa. Uno de los resultados de esta
complejos de comportamiento en aves migratorias (Kuenzel et al.,
interacción es que los niveles de insulina aumentan y, en conjunto, las
1999). . Estos son claramente ajustes a las demandas del Estado dictadas
altas concentraciones de insulina y glucocorticosteroides promueven la
por la etapa de la historia de vida, las condiciones ambientales y el
deposición de grasa corporal. Esta combinación de hormonas también
contexto social.
promueve la formación de placas ateroscleróticas en las arterias
Los procesos alostáticos también pueden ir más allá de la
homeostasis inmediata y el mantenimiento de la temperatura y el
coronarias (Brindley y Rolland, 1989).
Los animales de vida libre que responden a tormentas, cambios
pH corporales, hasta abarcar aspectos más amplios de la
de estatus social o perturbaciones humanas que resultan en un
supervivencia individual, por ejemplo, frente a patógenos o peligro
acceso reducido a recursos como alimento y refugio aumentan la
físico. Para el sistema inmunológico, la liberación aguda de
secreción de glucocorticosteroides para facilitar la búsqueda de
catecolaminas y glucocorticosteroides inducida por el estrés facilita
alimento y promover la gluconeogénesis (especialmente de los
el movimiento de las células inmunitarias a partes del cuerpo donde
músculos). También hay una inhibición de procesos no esenciales
son necesarias para combatir una infección o producir otras
para la supervivencia (p. ej., reproducción), un aumento de la
respuestas inmunitarias (Dhabhar y McEwen, 1999). Finalmente, en
actividad asociada con alejarse de la perturbación o encontrar
el cerebro, los glucocorticosteroides y las catecolaminas actúan en
refugio, y promoción del descanso nocturno con un ahorro de
conjunto para promover la formación de recuerdos de eventos de
energía (p. ej., Wingfield, 1994; Wingfield y Ramenofsky, 1999; En
situaciones potencialmente peligrosas para que el individuo pueda
algunas especies, como los colibríes, los aumentos de
evitarlos en el futuro (Roozendaal, 2000).
glucocorticosteroides se correlacionan con el letargo, otro
mecanismo de ahorro de energía (Hiebert et al., 2001a,b). En las
Protección vs daño
aves marinas, los polluelos alimentados con una dieta de menor
calidad tienen niveles elevados de glucocorticosteroides (Kitaysky et
al., 1999). Además, el tratamiento con corticosterona de pollitos
Desde el punto de vista de la supervivencia y la salud del individuo, la
normales da como resultado tasas más altas de mendicidad por
característica más importante de los mediadores asociados con la
comida, lo que hace que sus padres busquen más comida adicional.
alostasis es que tienen efectos protectores a corto plazo. Sin embargo,
Esto es particularmente fascinante porque un individuo influye en
pueden tener efectos dañinos durante intervalos de tiempo más largos si
otro en un esfuerzo por aliviar la sobrecarga alostática (Kitaysky et
hay muchos eventos adversos en la vida o si la secreción hormonal está
al., 2002). Los glucocorticosteroides actúan en conjunto con
desregulada como en un estado alostático sostenido que conduce a una
péptidos en el SNC, como CRF,--endorfina, NPY, arginina vasotocina
sobrecarga alostática (McEwen, 1998). En contraste con Selye (1956), este
y otros, y catecolaminas para orquestar estas complejas respuestas
punto de vista sostiene que los mediadores de la alostasis tienen un
fisiológicas y conductuales a las perturbaciones del medio ambiente
espectro de acciones que dependen del transcurso del tiempo en el que
(Wingfield y Romero, 2000).
se producen y de otros eventos que tienen lugar al mismo tiempo, es
Para el corazón, vemos un papel bifásico paradójico similar de los
decir, el " Después de todo, el síndrome de adaptación general no es tan
mediadores de la alostasis. Nuestra presión arterial sube y baja durante el día
general (Goldstein y Eisendorfer, 2000; Goldstein y Pacak, 2000). A
a medida que cambian las demandas físicas y emocionales, proporcionando
continuación ilustramos cómo los efectos inmediatos de la secreción de
un flujo sanguíneo adecuado según sea necesario (Sterling y Eyer, 1988). Sin
mediadores de la alostasis como los glucocorticosteroides y las
embargo, la presión arterial repetidamente elevada como resultado de una
catecolaminas son en gran medida protectores y adaptativos.
carga alostática adicional promueve la generación de placas ateroscleróticas,
particularmente cuando se combina con
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un aporte de colesterol, lípidos y radicales libres de oxígeno que
La alostasis como concepto para unificar enfoques a las
dañan las paredes de las arterias coronarias (Manuck et al., 1995).
perturbaciones del medio ambiente en contextos
Se sabe que los bloqueadores de los receptores beta adrenérgicos
biológicos y biomédicos
inhiben esta cascada de eventos y ralentizan la aterosclerosis que se
acelera en monos cynomologus macho dominantes expuestos a una
Existen potencialmente dos puntos de vista complementarios de
jerarquía de dominancia inestable (Manuck et al., 1991). Por lo tanto,
alostasis, estados alostáticos, carga alostática y sobrecarga
las catecolaminas y la combinación de glucocorticosteroides e
alostática. Uno tiene que ver con cómo los organismos en su
insulina pueden tener efectos peligrosos en el cuerpo además de
entorno natural buscan necesidades básicas como alimento y
sus importantes funciones adaptativas a corto plazo (Brindley y
refugio, mejorando así su aptitud general. En estos casos, los
Rolland, 1989).
individuos deben orquestar las necesidades diarias y estacionales en
El sistema nervioso interpreta qué eventos son "estresantes" y
relación con las condiciones ambientales y el estatus social, así
determina las respuestas conductuales y fisiológicas al factor
como lidiar con eventos impredecibles en el medio ambiente. Si no
estresante, y muestra una acción bifásica paradójica similar de los
se abordan estos problemas, se produce la muerte, lo que
mediadores de la carga alostática. En el cerebro, las emociones
proporciona una fuerte selección de mecanismos que permiten a los
fuertes con frecuencia conducen a recuerdos “flash”, por ejemplo,
organismos afrontarlos. El otro punto de vista implica el impacto de
dónde estábamos y qué estábamos haciendo cuando nos
la organización social compleja sobre la salud humana y la
enteramos del asesinato de John Lennon, los horribles
longevidad de sus miembros en condiciones en las que la
acontecimientos del 11 de septiembre de 2001, o recordar el lugar y
organización social predomina sobre las necesidades básicas como
los acontecimientos asociados. con un evento de vida muy positivo
factor que causa estrés. Es fascinante considerar si estos dos
como proponer matrimonio o recibir un ascenso o premio. Tanto las
enfoques históricamente divergentes, la investigación médica por
catecolaminas que actúan a través de receptores beta adrenérgicos
un lado y la biología básica por el otro, tienen algún punto en
como las hormonas glucocorticosteroides que actúan a través de
común en el concepto de alostasis y los mecanismos subyacentes de
receptores intracelulares desempeñan un papel importante en el
afrontamiento. Esto podría ser de particular importancia en las
establecimiento de estos recuerdos duraderos. Varias estructuras
próximas décadas, ya que el cambio global no sólo influirá en el
cerebrales participan junto con el sistema nervioso autónomo (Cahill
entorno en el que viven los animales, sino que también tendrá un
et al., 1994; Roozendaal, 2000). La amígdala juega un papel
profundo impacto en nuestras propias vidas.
importante en este tipo de memoria (LeDoux, 1996), ayudada por el
Si bien la alostasis y los estados alostáticos se aplican a todas las
sistema nervioso autónomo, que capta una señal de la epinefrina
situaciones que involucran respuestas fisiológicas y conductuales al
circulante (Cahill et al., 1994), y por el hipocampo, que nos ayuda a
desafío, los costos acumulativos para el organismo dependen en gran
recordar. “dónde estábamos y qué estábamos haciendo” en el
medida del equilibrio entre el suministro y la demanda de energía, y de
momento en que la amígdala se activó de manera tan poderosa
factores adicionales que involucran la competencia social y la percepción,
(LeDoux, 1996; Roozendaal, 2000).
así como la percepción y la percepción. desigualdad real. Ahora
consideraremos dos tipos de carga y sobrecarga alostática.
Así, la epinefrina y los glucocorticosteroides favorecen el
recuerdo de acontecimientos y situaciones que en el futuro pueden
resultar peligrosos. Esta es una función adaptativa y beneficiosa. La
Carga alostática y sobrecarga tipo 1 para hacer frente a eventos
paradoja para el cerebro surge cuando hay estrés repetido durante
ambientales impredecibles que amenazan la disponibilidad de
muchos días o cuando la carga alostática obliga a los niveles de
alimentos y la calidad del refugio: mecanismos para evitar y resistir
glucocorticosteroides a permanecer altos debido a la hiperactividad
el estrés.
suprarrenal, un mal "apagado" en relación con la retroalimentación
negativa o el ritmo diurno. Luego hay atrofia de las neuronas
piramidales en el hipocampo y la circunvolución dentada (McEwen,
1999; Sousa et al., 2000) e inhibición de la neurogénesis en curso en
la circunvolución dentada (McEwen, 1999), así como una posible
pérdida de células gliales (Rajkowska et al., 1999). Después de
períodos muy prolongados de carga alostática, como en los monos
subordinados que viven en una jerarquía de dominancia, puede
ocurrir una sobrecarga alostática y las neuronas piramidales pueden
incluso morir (Uno et al., 1989). A través de algunos o todos estos
procesos, el hipocampo sufre una reducción de tamaño, con
deterioro de la memoria declarativa, contextual y espacial, y esto
puede detectarse en el cerebro humano mediante pruebas
neuropsicológicas acompañadas de resonancia magnética en
Todos los organismos deben ajustar su fisiología, morfología
y comportamiento en respuesta a entornos cambiantes: físicos
y sociales, predecibles e impredecibles. Esto permite a un
individuo evitar o resistir el potencial de estrés (Sapolsky et al.,
2000; Wingfield et al., 1998; Wingfield y Romero, 2000). Los
rápidos cambios fisiológicos y de comportamiento en respuesta
a las perturbaciones se han denominado colectivamente etapa
de la historia de vida de "emergencia", que sirve para mejorar la
aptitud durante la vida (Wingfield et al., 1998). Los
glucocorticosteroides que interactúan con otras hormonas en la
cascada HPA inician y organizan eventos dentro de esta etapa
en cuestión de minutos u horas.
Los componentes característicos de la etapa de la historia de vida de emergencia
condiciones tales como enfermedades depresivas recurrentes. ,
en las aves incluyen: redirección del comportamiento desde una etapa de la historia
síndrome de Cushing, trastorno de estrés postraumático, deterioro
de vida normal a una mayor búsqueda de alimento, migración de tipo irruptivo
cognitivo leve en el envejecimiento y esquizofrenia (McEwen, 1999).
durante el día, mayor descanso durante la noche, ele-
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gluconeogénesis vatada y recuperación una vez pasada la perturbación.
Estos estados permiten que un individuo evite los posibles efectos
nocivos de las perturbaciones (es decir, reducen la carga alostática) que
pueden resultar de niveles crónicamente elevados de
glucocorticosteroides circulantes durante días y semanas. Varios
estudios de campo en diversos hábitats indican que las poblaciones de
vida libre tienen niveles circulantes elevados de glucocorticosteroides
cuando se encuentran en una etapa de emergencia de la historia de vida
(Wingfield y Romero, 2000).
Sin embargo, la expresión de la etapa de emergencia de la
historia de vida puede no ser siempre ventajosa. Existe evidencia
acumulada de aves de que las respuestas adrenocorticales a
factores de perturbación lábiles están moduladas tanto
estacionalmente como a nivel individual. Estos cambios pueden
tener bases ecológicas como el estado reproductivo, el estatus
social, la condición corporal, etc. Es posible que diferentes
mecanismos de control en la cascada HPA puedan mediar cambios
en respuesta a condiciones ambientales y sociales específicas.
Fig. 1. Un marco para modelar los requisitos energéticos (E) de los organismos durante su
ciclo de vida. Este requerimiento energético, E, incluye todos los requerimientos nutricionales
potenciales, incluida la energía.en sí.Se agrupan aquí por conveniencia, aunque también se
podrían modelar los componentes esenciales de la nutrición. En esta y todas las figuras, Emi
Algunos modelos simples basados en los alimentos disponibles en
representa la energía necesaria para la homeostasis básica. miIrepresenta la energía extra
el hábitat, la condición corporal, el estatus social y la etapa de la
requerida para que el individuo salga, encuentre, procese y asimile los alimentos en
historia de vida pueden proporcionar un marco común para probar
experimentalmente la sensibilidad del eje HPA a perturbaciones en
diferentes condiciones (Wingfield y Ramenofsky, 1999). Los datos
condiciones ideales. miGRAMOrepresenta la cantidad de energía (en los alimentos) disponible
en el medio ambiente (de Wingfield et al., 1998; Wingfield y Ramenofsky, 1999). (a) Estos
requisitos se representan como líneas rectas. (b) Los cambios en los niveles de energía se
han ajustado para representar cambios probables en relación con las estaciones. miGRAMOSe
acumulados indican claramente que ha habido una fuerte selección
esperaría que aumentara drásticamente en primavera y verano y luego disminuyera durante
de mecanismos que permiten a los individuos responder a las
el otoño y el invierno, cuando la productividad primaria es baja. mimisería más bajo en
perturbaciones ambientales de una manera adaptativa que evite los
efectos nocivos del estrés. Los datos también plantean la cuestión
de si deberíamos referirnos a los glucocorticosteroides como
verano cuando la temperatura ambiente es más alta. miIdebe ser bastante constante (en
condiciones ideales) y varía en paralelo con Emi. (c) Teniendo en cuenta que los niveles de
energía variarán de maneras potencialmente complejas, Emiy EIse mantienen como líneas
rectas por simplicidad. Aquí introducimos costos adicionales incurridos después de una
hormonas del estrés o antiestrés, lo que nos recuerda la discusión
perturbación (como una tormenta) que aumenta los costos por encima de Emi- miI. Esta línea
sobre los efectos protectores y dañinos mediados por las hormonas
(Eoh) representa la energía necesaria para salir a buscar alimentos, procesarlos y asimilar
del estrés (ver también Sapolsky et al., 2000).
Algunos modelos energéticos simples permiten el desarrollo de
un marco común para los costos energéticos del ciclo de vida
nutrientes en condiciones no ideales. La carga alostática aumenta a medida que Eohpersiste
en el tiempo. Si excede EGRAMOluego comienza la sobrecarga alostática tipo 1, que produce
elevación de los niveles plasmáticos de glucocorticosteroides. Esto debería desencadenar
una etapa de emergencia en la historia de vida que resulte en una fisiología y un
normal, incluida la reproducción, la migración y otros eventos
comportamiento alternativos destinados a reducir la sobrecarga alostática. (d) Si entonces
críticos (Fig. 1). Estos requerimientos energéticos (E) son muy
representamos los efectos de EohEn condiciones que fluctúan de forma más natural, en
amplios e incluyen las necesidades energéticas reales, así como
invierno se produce rápidamente una sobrecarga alostática de tipo 1.
otros factores como minerales, vitaminas, aminoácidos esenciales,
etc., como uno solo. La existencia básica de un individuo requiere un
nivel mínimo de energía (Emi) para mantener la homeostasis en
cualquier etapa de la historia de vida. Sin embargo, a medida que el
entorno cambia, los mecanismos homeostáticos deben ajustarse en
aumenta) y aumenta nuevamente en otoño e invierno (cuando
la temperatura disminuye; Fig. 1b). Así, el margen entre Emi
consecuencia, o de lo contrario el individuo no podría adaptarse. La
-
energía necesaria para realizar estos cambios predecibles (EI) en
es mucho mayor en algunas épocas del año que en otras. Esto permite al
condiciones ideales durante el día y la noche, o durante los cambios
individuo migrar, reproducirse, mudar, etc., todo lo cual requiere energía
de estación, se regula la alostasis. miIpuede aumentar durante la
adicional, en algunas épocas del año pero no en otras. Además, algunas
reproducción o disminuir durante la hibernación y siempre está por
poblaciones animales aprovechan el período de exceso de alimento para
debajo de la energía en el ambiente (EGRAMO) que está disponible
almacenar grasa para la migración, hibernación, etc.
miI(costos de vida día a día) y recursos en el medio ambiente (EGRAMO)
para que el individuo lo coma.
En la Fig. 1a, estos niveles de energía se representan como líneas
Si ocurre un evento adicional en el medio ambiente, como mal
rectas a lo largo del tiempo. En el mundo real, estos posiblemente
tiempo, cambio de hábitat, etc. (ver Wingfield, 1994), entonces la
cambien como se indica en la Fig. 1b. Por ejemplo, en latitudes más
energía requerida para obtener alimentos puede aumentar en estas
altas la cantidad de alimento disponible en el medio ambiente
condiciones no ideales (Eoh; Fig. 1c) y también aumenta la secreción
aumenta en primavera y verano y disminuye en otoño e invierno.
de glucocorticosteroides. Siempre que la suma de Emi, miIy Eoh
Energía de existencia (Emi) y la energía necesaria para salir a buscar
permanece por debajo de EGRAMOentonces el individuo puede
comida, obtener y procesar alimentos (EI) disminuirá en primavera y
continuar con su ciclo de vida normal. Si mimi- miI- mioh
verano (como, por ejemplo, la temperatura ambiental
excede EGRAMOentonces el balance energético negativo puede aumentar
8
BS McEwen, JC Wingfield / Hormonas y comportamiento 43 (2003) 2–15
La secreción de glucocorticosteroides aumenta aún más, lo que resulta en un
cambio de fisiología y comportamiento diseñado para promover la
supervivencia (la etapa de emergencia de la historia de vida; Wingfield y
Ramenofsky, 1999). La carga alostática aumenta a medida que Emi- miI- mioh
aumenta y se convierte en sobrecarga alostática, Tipo 1, cuando excede E
GRAMO(Figura 1c). Si la misma perturbación (Eoh) ocurre en invierno, luego
la sobrecarga alostática Tipo 1 se alcanza muy rápidamente (Fig. 1d) en
comparación con el verano (Fig. 2a). Además, si las condiciones
ambientales o el estatus social aumentan Emi- miI, entonces lo mismo Eoh
puede provocar una sobrecarga alostática de tipo 1 incluso en verano
(Fig. 2b). Se obtiene un resultado similar si EGRAMOdisminuye (Fig. 2c). Si
mimi- miIaumenta junto con una disminución en EGRAMO, luego, en
invierno, el individuo puede estar en una sobrecarga alostática de Tipo I
que requiere constantemente una respuesta importante: la etapa de
emergencia de la historia de vida (Fig. 2d). Incluso en verano Eohpuede
provocar una sobrecarga alostática de tipo 1 muy rápidamente (Fig. 2d).
Fig. 3. Resumen de la sobrecarga alostática tipo 1 y la secreción de
glucocorticosteroides. aquí miohaumenta dramáticamente y finalmente Eoh- mimi- miI
excede EGRAMO. La secreción cada vez mayor de glucocorticosteroides desencadena una
etapa de emergencia en la historia de vida. El resultado de esto es suprimir la expresión de
otras etapas de la historia de vida, lo que resulta en una disminución neta de la carga
Varios factores ambientales pueden resultar en una elevación
permanente de Emiy EI, o al menos la capacidad del individuo para
obtener la energía necesaria para alimentar la carga alostática y, por lo
alostática por debajo de E.GRAMO. El animal ahora puede sobrevivir a la perturbación del
equilibrio energético positivo y la secreción de glucocorticosteroides disminuye, evitando
patologías asociadas con niveles elevados crónicos.
tanto, son acumulativas (Chitty, 1996; Wingfield, 1994; Wingfield et al.,
1995; Wingfield y Ramenofsky, 1999). Los ejemplos incluyen lesiones
que afectan la capacidad de un individuo para buscar alimento, el
tamaño corporal, la ubicación o la carga de parásitos que también
reduce el almacenamiento y utilización de energía (Dunlap, 1995a,b;
Dunlap y Schall, 1995; Dunlap y Wingfield, 1995). En conjunto,
cualquier deterioro permanente, así como los requisitos energéticos
fluctuantes del entorno ciclista y sus perturbaciones, constituyen la
carga alostática.
Estos modelos teóricos permiten un marco común para evaluar
cómo las condiciones ambientales, el estatus social y las
enfermedades contribuyen a la carga alostática y la vulnerabilidad a
la sobrecarga alostática de tipo 1. Se sugiere además que, aunque la
secreción de glucocorticosteroides aumentará a medida que
aumenta la carga alostática, cuando Emi- miI- miohexcede EGRAMO,
entonces la secreción de gluocorticosteroides es muy alta y
prolongada mientras persiste la perturbación, y desencadena la
Fig. 2. Una representación esquemática de los efectos de E.oh, una línea que muestra un
aumento en los costos de energía necesarios para salir a buscar alimentos, procesarlos y
etapa de emergencia de la historia de vida (Fig. 3). Si la perturbación
es crónica y la etapa de emergencia de la historia de vida no puede
asimilarlos en condiciones no ideales. Si esto ocurre a finales de la primavera (a), entonces el
reducir la carga alostática, entonces es posible el desarrollo de
aumento estacional en EGRAMOy disminuye en EIy Emipuede cubrir los costos de Eoh. (b) Un
efectos patológicos graves y eventualmente la muerte.
modelo de los efectos si una lesión permanente, una enfermedad o un estilo de vida
perjudicial aumentan Emi- miIcerca de los recursos disponibles (EGRAMO), entonces el
individuo puede estar cerca de la sobrecarga alostática Tipo 1 durante el invierno e incluso
en primavera y verano será susceptible a una perturbación (Eoh) lo que resulta en una
El estatus social también puede tener efectos dramáticos en Emiy EGRAMO.
Los dominantes tendrán mayor acceso a recursos alimentarios restringidos
(aumento EGRAMO), mientras que los subordinados tendrán menos acceso
sobrecarga. Una perturbación (Eoh) que ocurre en invierno, o en una época en la que los
(disminución EGRAMO). Además, los dominantes pueden tener el mejor refugio,
recursos están en su punto más bajo, resultaría en una sobrecarga alostática casi inmediata.
reduciendo así Emi, mientras que los subordinados se verán obligados a vivir
(c) Un escenario en el que EGRAMOse reduce drásticamente. Esto puede suceder en la
naturaleza como resultado del cambio climático u otra perturbación. Además, en la sociedad
humana, el estatus socioeconómico reduce los recursos disponibles (EGRAMO). Entonces, en
invierno un individuo siempre puede estar en sobrecarga alostática Tipo 1, e incluso en
en un hábitat subóptimo, con un probable aumento de Emi. Pueden surgir
efectos particularmente dramáticos cuando se combinan varias condiciones
ambientales y sociales (por ejemplo, Fig. 2d). Un ejemplo es cuando el clima
verano EGRAMOno aumenta lo suficiente para evitar la sobrecarga alostática si se produce
severo e impredecible en invierno reduce los recursos alimentarios (EGRAMO) y
una perturbación. La misma perturbación (Eoh) en invierno daría lugar a una sobrecarga
el estatus subordinado aumenta Emi
alostática inmediata de Tipo 1. (d) Si una lesión permanente, una enfermedad o un estilo de
vida perjudicial aumentan Emi- miI, y el estatus socioeconómico o la perturbación ambiental
reducen los recursos disponibles (EGRAMO), entonces el individuo estará en sobrecarga
alostática Tipo 1 durante el invierno e incluso hasta la primavera. Incluso en verano la
susceptibilidad a una perturbación (Eoh) provocará una sobrecarga rápida.
-
miIen mirlos europeos jóvenes,Turdus merula.Estas aves jóvenes
subordinadas desarrollan rápidamente una sobrecarga alostática
Tipo 1 y emigran al sur desde su zona invernal normal en el sur de
Alemania a un ambiente más benigno en Italia. Una vez en la nueva
ubicación Emi- miIuna vez más son menos que
BS McEwen, JC Wingfield / Hormonas y comportamiento 43 (2003) 2–15
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miGRAMO. Además, sólo los mirlos subordinados tenían niveles circulantes
la etapa de historia de vida de emergencia reduce la carga alostática (Fig.
elevados de corticosterona (Schwabl et al., 1984, 1985). Esta no es una
3) para recuperar el equilibrio energético positivo (Emi- miI- mioh- miGRAMO
emigración permanente porque la primavera siguiente estas últimas aves
), entonces los efectos acumulativos se vuelven patológicos. En la
migran de regreso a Alemania para reproducirse cuando los recursos
sociedad humana moderna, vemos un equilibrio energético positivo que
alimentarios (EGRAMO) están aumentando nuevamente. Por otro lado, algunas
se ve alterado por la grasa abdominal crónica y la aterosclerosis. Incluso
emigraciones de animales forzadas por razones ambientales pueden haber
los trastornos inflamatorios pueden estar relacionados, en parte, con el
dado lugar a cambios permanentes en el área de distribución, afectando así
estrés oxidativo y con demasiado “combustible” en el cuerpo (Bierhaus et
los acervos genéticos de las poblaciones afectadas.
al., 2001). Estas consideraciones se resumen en diagramas de energía
Un ejemplo humano relacionado, que involucra el nivel
socioeconómico (SES), es un desastre local o regional como una
inundación, un terremoto o una sequía que afecta de manera
diferente a las personas con ingresos más bajos y viviendas más
(Fig. 4) como los descritos anteriormente para carga y sobrecarga
alostática Tipo 1 (Fig. 1, 2 y 4a).
En la carga alostática Tipo 2, el conflicto social (por ejemplo, Eoh)
conduce a un estado alostático que se refleja en niveles elevados de
pobres que aquellas con un nivel económico más alto: por ejemplo,
glucocorticosteroides; miohaumenta pero nunca excede los alimentos
la famosa migración de Oklahoma. a California en el polvoriento
disponibles (Figs. 4a y 4b). De hecho, la crisis podría incluso aumentar el
cuenco de la década de 1930, tal como lo captura John Steinbeck en
consumo de alimentos porque, como se señaló anteriormente, los
Las uvas de la ira.Esta migración permitió la reproducción y
glucocorticosteroides aumentan el apetito (p. ej., comer inducido por
supervivencia de los emigrantes en un ambiente más hospitalario e
estrés). Si la crisis y el estado alostático resultante son transitorios (p. ej.,
influyó en las tradiciones culturales y el acervo genético de la actual
un trauma social temporal para un ser humano o la invasión de un
California. Aunque se trata de un ejemplo humano convincente, no
territorio por un depredador para un animal), entonces la carga
se sabe si estas migraciones facultativas en humanos son
alostática resultante será temporal y se reflejará en un aumento
provocadas por los glucocorticosteroides.
transitorio de los glucocorticosteroides ( Figura 4a). Si la crisis que resulta
Uno de los principios de la carga alostática y la sobrecarga de tipo 1
en un aumento de Eohes más crónico (p. ej., estatus social bajo para un
es que aumentan la secreción de glucocorticosteroides y quizás otros
animal o NSE bajo para un ser humano), luego se produce un estado
mediadores de la alostasis (Fig. 3). A medida que aumentan los niveles de
alostático más duradero (Fig. 4b), con secreción de glucocorticosteroides
glucocorticosteroides en la sangre, se producen cambios fisiológicos y de
crónicamente desregulada, consumo de alimentos crónicamente
comportamiento, lo que garantiza que haya suficiente energía disponible
elevado, resistencia a la insulina y aumento de la deposición de grasa.
para alimentar E.ohu otros eventos del ciclo de vida como migración,
Con la aparición de estas condiciones, ha comenzado la sobrecarga
reproducción, muda, etc. Si las perturbaciones fuerzan la carga alostática
alostática de tipo 2.
aún más alta de modo que EGRAMOse supera, lo que resulta en una
Otra situación se representa en las Figs. 4c y 4d, concretamente uno
sobrecarga alostática tipo 1 y sobreviene un balance energético negativo,
en el que Emiy EIaumento debido a una lesión o estilo de vida nocivo en
los niveles plasmáticos de glucocorticosteroides continúan aumentando.
humanos o un cambio temporal de temperatura junto con una lesión en
Cuando pasan un cierto umbral (probablemente variable entre
un animal. La secreción de glucocorticosteroides aumenta a medida que
poblaciones y entre individuos; ver Wingfield y Ramenofsky, 1999;
Emi- miIaumenta y disminuye a medida que pasa la perturbación (Fig. 4c).
Wingfield y Romero, 2000) desencadenan una etapa de emergencia en la
porque miGRAMOEn realidad nunca se supera, el individuo es capaz de
historia de vida (Fig. 3), cuya función es redirigir a los individuos a un
afrontarlo. Por otro lado, en condiciones humanas, y quizás en animales
modo de supervivencia. Esto reduce la carga alostática de modo que el
en cautiverio, agricultura, etc., la suma de Emiy EIpuede aumentarse
equilibrio energético positivo (Emi- miI- mioh- miGRAMO) se recupera (Fig. 3).
permanentemente (Fig. 4d). Esto podría deberse a factores sociales
Como consecuencia, la secreción de glucocorticosteroides disminuye,
debido a que el NSE interactúa con la discapacidad, las malas condiciones
evitando así los efectos nocivos del hiperadrenocorticismo crónico (Fig.
de vivienda y de trabajo, el ruido y el peligro de la delincuencia y otras
3). Claramente, la sobrecarga alostática tipo 1 desencadena respuestas
depredaciones. En estos casos E.mi- miIpermanece alto pero nuevamente
que hacen posible que el individuo se enfrente a la situación. Por el
nunca excede EGRAMO. La secreción de glucocorticosteroides también
contrario, la carga y sobrecarga alostática tipo 2 no conducen a un
aumenta y permanece permanentemente elevada, lo que conduce
resultado tan favorable, sino que son presagios de enfermedad, como se
nuevamente a una sobrecarga alostática de tipo 2. En otras palabras, las
analizará más adelante.
condiciones ambientales conducen a un estado alostático crónico, pero
los recursos alimentarios siempre son abundantes.
La sobrecarga alostática tipo 2 puede conciliar la observación de que
Carga alostática y sobrecarga tipo 2: ¿qué sucede cuando
la estructura social competitiva predomina sobre la
comida y el refugio como fuente de desafío?
vemos un equilibrio energético positivo con la grasa abdominal, pero con el
desarrollo de aterosclerosis. Muchos trastornos inflamatorios también pueden
estar relacionados, en parte, con el estrés oxidativo y el exceso de combustible
en el cuerpo. En estos escenarios, EGRAMOno se reduce hasta el punto de que el
La distinción entre los puntos de vista sobre la sobrecarga alostática tipo 1
equilibrio energético negativo sea un problema. Sin embargo, otros factores
versus la carga alostática en algunas formas de enfermedad humana es que el
estresantes pueden estar actuando para aumentar la secreción de
aumento del requerimiento de energía es el impulso que eventualmente
glucocorticosteroides independientemente del equilibrio energético, lo que
conduce a la sobrecarga alostática cuando se alcanza el equilibrio energético
resulta en la degradación de proteínas a pesar de un alto nivel continuo de
negativo (Emi- miI- mioh- miGRAMO; Higos. 1 y 2). A menos que
ingesta de alimentos. La energía extra se deposita en forma de grasa.
10
BS McEwen, JC Wingfield / Hormonas y comportamiento 43 (2003) 2–15
y los mamíferos engordan cuando hay alimentos disponibles en niveles
elevados y la producción de energía no es elevada. Las aves migran y queman
esa grasa. Los animales que hibernan también pasan largos periodos sin
alimentarse y, por tanto, pierden grasa. Pero si los acontecimientos en las
etapas de la historia de la vida o la actividad general no metabolizan esto,
entonces la obesidad se vuelve crónica (Lev-Ran, 2001).
En algunas aves de vida libre, las perturbaciones ambientales
dan como resultado un aumento dramático en la secreción de
corticosterona que a su vez facilita la búsqueda de alimento,
promueve la degradación de proteínas para la gluconeogénesis y
aumenta la actividad asociada (Wingfield et al., 1998; Wingfield y
Romero, 2000). Sin embargo, si a las aves se les implanta
corticosterona para imitar los altos niveles alcanzados en respuesta
a un factor estresante, ganan grasa. Los implantes crean un estado
Fig. 4. Los glucocorticosteroides son mediadores biológicos clave de la carga y sobrecarga
alostático crónico pero sin reducción de EGRAMO. Estos animales
alostática tanto de tipo 1 como de tipo 2, como se muestra en cuatro escenarios hipotéticos
luego muestran las mismas respuestas de comportamiento pero
diferentes. Dependiendo de las circunstancias asociadas con la elevación de glucocorticoides,
engordan en grandes cantidades (Gray et al., 1990; Wingfield y
también se alterarán otras hormonas, por ejemplo, la insulina y las hormonas metabólicas
Silverin, 1986). Normalmente, esa grasa se metabolizaría para hacer
relacionadas. cuando miGRAMOSi no se excede y las personas consumen calorías en exceso, el
resultado es la obesidad, el síndrome metabólico y la diabetes tipo 2. (a) Respuestas
frente a la perturbación. Durante un período prolongado, esto
normales al desafío cuando EGRAMOno se excede. miohrepresenta los desafíos de la vida
podría provocar otros síntomas de estrés crónico pero sin una
diaria en un entorno difícil o desafiante. En el caso de los animales salvajes, esto incluiría las
disminución de la grasa (carga alostática tipo 2).
exigencias de encontrar alimento y hacer frente al clima. En términos humanos, esto incluye
los desafíos del trabajo y cómo afrontar un entorno de vida estresante y las interacciones
interpersonales. Los niveles de glucocorticosteroides permanecen bajos durante los eventos
¿Cuándo en el curso de la carga alostática los cambios se vuelven
irreversibles? Un ejemplo que me viene a la mente es la muerte del
normales asociados con Emi- miI. como miohAl comenzar, la secreción de
salmón migratorio después de la reproducción (Dickhoff, 1989). Los
glucocorticosteroides aumenta paralelamente. (a) miohes transitorio; cuando mioh
machos de especies de torneos (lekking) pueden pasar muchos años
disminuye, también lo hace la secreción de glucocorticosteroides. porque miGRAMOno
se excede, el individuo no necesita desencadenar una etapa de emergencia en su
adquiriendo experiencia en interacciones agresivas, etc., de modo que
tienen un período, a menudo breve, como macho dominante durante el
historia de vida, es decir, escapar de la situación. (b) Sobrecarga alostática tipo 2 en
cual logran muchos apareamientos con hembras (p. ej., Wittenberger,
función de perturbaciones permanentes en Eoh, que aumenta y se mantiene elevado.
1981). Para llegar a este punto sufren lesiones y sistemas inmunológicos
La secreción de glucocorticosteroides también aumenta y se mantiene crónicamente
debilitados, y se alimentan menos. Por lo general, acumulan tal carga
alta debido al estrés continuo del entorno de vida y (en humanos) de trabajo. porque
miGRAMOno se excede, la elevación crónica de los glucocorticosteroides conduce a un
alostática que es posible que no se recuperen y no puedan reproducirse
desequilibrio en otras hormonas (p. ej., hiperinsulinemia) que puede provocar
en la próxima temporada de reproducción. Esta no es una muerte
hiperfagia y obesidad. Esta es la sobrecarga alostática de tipo 2. (c) Los aumentos en
programada porque otros machos no mueren. Otro ejemplo es la
la carga alostática podrían presentarse como un aumento transitorio en Emi- miI,
migración. Algunas especies de aves acumulan tanta carga alostática
como ocurre cuando las personas comen en exceso, se vuelven obesas y tienen más
peso que cargar. Nuevamente la secreción de glucocorticosteroides igualaría este
mientras migran a las zonas de reproducción y luego se reproducen que
aumento y disminuiría a medida que Emi- miIvolver a la normalidad, como después de
nunca se recuperan lo suficiente como para repetir el ciclo el año
una dieta exitosa y un programa de ejercicio. porque miGRAMO
siguiente (Marshall, 1952).
nunca se excede, entonces no es necesaria una etapa de emergencia de la historia de vida.
En estos casos, E.miy EIse elevan como resultado de cambios intraindividuales. miohHay una
influencia externa, como la presión social, más allá de E.mi- miI. (d) Sobrecarga alostática tipo
En muchas poblaciones animales puede haber casos similares de
carga alostática tipo 2 (sobrecarga), pero los individuos involucrados
2 como resultado de aumentos permanentes en Emiy EI, como en un estado crónico de
mueren rápidamente, lo que proporciona una fuerte selección de
obesidad cuando los individuos continúan consumiendo más calorías de las necesarias y
mecanismos que limitan la carga alostática. Sabemos por la literatura
entran en un estado donde el estrés oxidativo es elevado, como en la diabetes tipo 2
veterinaria que los animales cautivos pueden desarrollar síntomas
(Bierhaus et al., 2001). La secreción de glucocorticosteroides es paralela a este aumento y los
niveles crónicamente altos dan como resultado las mismas patologías que en b.
similares (grandes reservas de grasa, aterosclerosis) y, por lo tanto, la
carga alostática tipo 2 puede implicar "demasiado" equilibrio energético
positivo como en los humanos (Butterwick y Hawthorne, 1998; Krysiak et
Hay modelos animales de esto. La hipótesis de los genes ahorrativos
se ha propuesto durante muchas décadas y afirma que los humanos y
al., 2001; Shafrir, 1997). Lo que pasa es que en la sociedad humana, y en
los animales cautivos, la presión de selección no existe. De hecho, existe
quizás todos los animales tienen genes para una acumulación de energía
buena evidencia de que las reservas de grasa en los animales salvajes
eficiente y potencialmente excesiva. En ambientes fluctuantes cuando la
generan un costo en términos de riesgo de depredación; es decir, el
escasez de alimentos (EGRAMO) son comunes, esto sería altamente
individuo no es tan maniobrable, es atrapado por un depredador y se
adaptativo. En los tiempos modernos, sin escasez de alimentos, al menos
alimenta bien (por ejemplo, Lind, 1999). Por lo tanto, existe una
en los países desarrollados, esto conduce a obesidad crónica,
compensación entre el aumento de las reservas de grasa, lo que permite
hipertensión y diabetes (Lev-Ran, 2001; Neel, 1962; Neel et al., 1998).
una reserva para la alostasis, pero el aumento de la carga alostática en
Muchos animales, desde peces hasta sapos.
términos de riesgo de depredación.
BS McEwen, JC Wingfield / Hormonas y comportamiento 43 (2003) 2–15
11
1997b). Además, como se señaló, las personas con antecedentes de
abuso infantil sufren una mayor mortalidad y morbilidad por una
variedad de enfermedades (Felitti et al., 1998).
Sin duda, el mejor ejemplo de las influencias del NSE sobre la
salud es el estudio de Whitehall sobre la administración pública
británica. En Whitehall, se encontraron gradientes graduales de
mortalidad y morbilidad en los seis grados del servicio civil británico,
a pesar de que todos los individuos estudiados tenían empleo y
acceso a atención médica (Marmot et al., 1991). Hay muchos
factores que sin duda contribuyen a estos gradientes, incluidos
factores del entorno de vida y de trabajo. No es sorprendente que la
enfermedad cardiovascular sea un resultado frecuente de estos
gradientes y de los factores psicosociales y ambientales
responsables de la carga alostática. Con base en la discusión sobre
la depresión y las enfermedades cardiovasculares, se debe
Fig. 5. Gradientes de cuatro enfermedades en función del nivel socioeconómico.
Cuatro enfermedades muestran gradientes en toda la gama de niveles
socioeconómicos. Se muestran los datos de lo siguiente: (a) Porcentaje de
osteoartritis diagnosticada (Cunningham y Kelsey, 1984); (b) prevalencia relativa de
enfermedades crónicas (Townsend, 1974); (c) prevalencia de hipertensión (Kraus et
considerar la depresión, así como la falta de control, como un factor
importante en la carga alostática que resulta en hipertensión,
obesidad abdominal y aterosclerosis.
Se encontró que la hipertensión es un índice sensible de estrés
al., 1980); (d) tasa de cáncer de cuello uterino por 100.000 (DeVasa y Diamond, 1980).
laboral, particularmente en trabajadores de fábricas, en otros
Republicado de Adler et al. (1994) con autorización.
trabajadores con trabajos repetitivos y presiones de tiempo (Melin
et al., 1997), y en trabajadores cuyos trabajos eran inestables debido
Carga alostática tipo 2: una perspectiva humana
a la privatización departamental (MG Marmot, comunicación
personal). El “agotamiento vital” es un estado conductual
Las situaciones representadas en la figura 4 son un intento de poner
relacionado con el trabajo, que refleja una falta de control percibido
en un modelo energético las condiciones que existen en el mundo
y una sensación de impotencia, que se correlaciona fuertemente
industrializado moderno con sus jerarquías sociales y diferentes grados
con un mayor riesgo de enfermedad cardiovascular (Everson et al.,
de desigualdad. La sociedad occidental moderna se caracteriza no por el
1997; Keltikangas-Jarvinen et al., 1996; Kop et al., 1998; Lynch et al.,
hambre y la búsqueda de comodidades básicas sino por estructuras
1997a; Entre los índices de carga alostática, el fibrinógeno
sociales complejas. Estos involucran entornos de vida y trabajo que
plasmático, que predice un mayor riesgo de muerte por
varían en calidad, acceso variable a la recreación y la existencia de
enfermedad coronaria y accidente cerebrovascular porque participa
comunicaciones masivas con una variedad de mensajes sobre elecciones
en la coagulación de la sangre en los vasos sanguíneos coronarios y
personales, moralidad y política. Como resultado, existen variaciones
cerebrales, está elevado en hombres de grados inferiores del
sistemáticas en la salud y la mortalidad en todo el rango de ingresos y
servicio civil británico (Markowe et al., 1985 ).
educación denominado colectivamente NSE. Estos gradientes de NSE no
Otro parámetro de carga alostática relacionado con el estrés que
pueden explicarse simplemente por el acceso a la atención sanitaria o
varía según el NSE es la obesidad abdominal, medida como un
por factores individuales como la cantidad de tabaquismo (Adler et al.,
aumento de la relación cintura/cadera (WHR). La obesidad
1993, 1994). Los gradientes de salud en todos los niveles
abdominal está relacionada con la diabetes tipo II y las
socioeconómicos se relacionan con una compleja gama de factores de
enfermedades cardiovasculares (Brindley y Rolland, 1989) y puede
riesgo que se distribuyen diferencialmente en la sociedad humana y que
verse potenciada en un modelo animal primate por el estrés
tienen un impacto acumulativo en la carga alostática fisiológica y
psicosocial (Manuck et al., 1991). El WHR aumenta en el extremo
conductual. La enfermedad cardiovascular se encuentra entre los
inferior del gradiente NSE en los hombres suecos (Larsson et al.,
trastornos más destacados que muestran un gradiente NSE. Sin
1989), y el WHR también aumenta al disminuir el grado del servicio
embargo, la enfermedad cardiovascular no es la única enfermedad con
civil en los estudios de Whitehall (Brunner et al., 1997).
un gradiente NSE. La Figura 5 presenta gradientes de cuatro trastornos
La función del sistema inmunológico también es un objetivo probable
en un rango de NSE, lo que muestra que aquellos con los niveles más
del estrés psicosocial. Evidencias recientes indican que el estrés
altos de NSE tienen la incidencia más baja de los cuatro trastornos en
psicosocial (tensiones en las relaciones personales y acontecimientos
comparación con el nivel medio de NSE, que, a su vez, es inferior al nivel
vitales negativos) aumenta la vulnerabilidad a infecciones como el
más bajo de NSE. . En otras palabras, el gradiente es gradual y no
resfriado común (Cohen et al., 1997; Widom, 1999). La alteración social
desciende sólo en el nivel más bajo del NSE.
en ratones (colocar un intruso agresivo en una colonia estable de
ratones) causa resistencia a los glucocorticoides, es decir, una reducción
Entre los factores causales subyacentes del gradiente de NSE se
de la supresión de las respuestas inmunes por parte de los
encuentran las dificultades económicas y las experiencias de la primera
glucocorticoides exógenos, que es particularmente evidente en los
infancia. Por ejemplo, un estudio de personas mayores que tuvieron una
subordinados que tienen más probabilidades de ser heridos por el
vida de dificultades económicas sostenidas señaló una disminución más
intruso (Stark et al. ., 2001).
rápida del funcionamiento físico y mental (Lynch et al.,
En lo que respecta a los trastornos psiquiátricos, existe cierta evidencia.
12
BS McEwen, JC Wingfield / Hormonas y comportamiento 43 (2003) 2–15
Tabla 1
Riesgo relativo de tres trastornos que afectan al sistema nervioso
Afectivo
Ansiedad
Sustancia
Trastornos
Trastornos
Abuso
1,73*
2.12*
1,92*
Ingreso
$0–19K
Las elevaciones de la presión arterial, que probablemente
ocurren en entornos sociales inestables y estresantes, están
relacionadas con una aterosclerosis acelerada, así como con un
mayor riesgo de infarto de miocardio (Manuck et al., 1995;
Muller y Tofler, 1990).
1.13
1.01
1.00
1,50
1.00
1.12
1.11
1.00
Años 0 a 11
1,79*
2,82*
2.10*
Años 12
Años 13-15
Años - 16
1,38*
2.10*
1,80*
regulares que implican la obtención de alimento y la realización de
1,70*
etapas de la historia de vida como reproducción, migración, muda,
$20-34K
35.000 a 69.000 dólares
$-70K
1,56*
Educación
1,37*
1.00
1,60*
1.00
1.00
Nota.Los datos se compilan tanto para ingresos como para educación basándose
Conclusiones
La mayoría de los organismos vertebrados tienen patrones y rutinas
hibernación, etc. Estas etapas de la historia de vida ocurren en
secuencias establecidas en una escala de tiempo de aproximadamente 1
en Kessler et al. (1994) y Regier et al. (1993). Cuadro preparado por la Dra. Nancy
año. Cada uno tiene requerimientos energéticos que varían según la
Adler, Universidad de California, San Francisco, como comunicación personal al autor.
demanda. A menudo, las etapas de la historia de la vida, como la
Reimpreso de McEwen (2000) con autorización.
reproducción y la migración, requieren mucha energía, mientras que
otras dependen únicamente de la energía almacenada (hibernación). La
Hay evidencia de que un nivel socioeconómico bajo se asocia con
secuencia anual de etapas está orientada a maximizar la aptitud al
angustia mental y depresión, así como con otros trastornos como la
permitir que los individuos se reproduzcan en el momento óptimo y en
esquizofrenia y el abuso de sustancias (Brown y Adler, 1998). Sin
las mejores condiciones. La adquisición, utilización y almacenamiento de
embargo, existen cuestiones de causalidad; es decir, ¿el NSE causa el
reservas de energía son fundamentales para el éxito reproductivo de por
trastorno o el trastorno conduce a un NSE bajo? En el caso de la
vida. Los animales también están expuestos a perturbaciones
esquizofrenia, los trastornos de la personalidad, el abuso de sustancias y
impredecibles del medio ambiente que tienen el potencial de alterar el
el deterioro cognitivo grave, es muy probable que las propias
ciclo de vida e incluso pueden provocar el desarrollo de patologías si la
condiciones conduzcan a una posición socioeconómica más baja (Brown
perturbación se vuelve crónica. Por lo tanto, los individuos deben
y Adler, 1998; Dohrenwend et al., 1992). Por otro lado, una posición de
responder a desafíos que son a la vez predecibles, como los cambios
nivel socioeconómico bajo, que refleja recursos deficientes, entorno de
estacionales, e impredecibles, como las tormentas y los desastres
vida y un trabajo insatisfactorio, probablemente sea una causa de
naturales. La organización social también juega un papel importante en
depresión y ansiedad (Brown y Adler, 1998; Dohrenwend et al., 1992). El
la integración de los ciclos de vida.
cuadro 1 muestra los gradientes de los trastornos afectivos, los
Aquí hemos discutido el concepto de alostasis, mantener la
trastornos de ansiedad y el abuso de sustancias, en función tanto del
estabilidad a través del cambio, como un proceso fundamental a través
ingreso como de la educación. Cabe señalar que, en el caso de la
del cual los organismos se ajustan activamente a estos eventos
educación, los tres trastornos muestran un gradiente en el que los
predecibles e impredecibles. Es un concepto particularmente heurístico
niveles de educación más bajo y medio difieren significativamente del
porque une en un continuo los costos energéticos de las etapas de la
nivel más alto. Sin embargo, en cuanto a los ingresos, tanto los
historia de la vida con aquellos que los acompañan a los desafíos sociales
trastornos afectivos como el abuso de sustancias muestran diferencias
y las perturbaciones del medio ambiente. La secreción de
significativas sólo para el grupo de ingresos más bajos, aunque los
glucocorticosteroides, catecolaminas y citocinas aumenta en paralelo con
trastornos de ansiedad muestran un gradiente más robusto en el que los
este continuo: carga alostática.
tres niveles más bajos de ingresos difieren significativamente del nivel de
ingresos más alto.
Es importante señalar que las consideraciones sobre la carga
Un aspecto muy atractivo de esta idea es que el término "estrés"
ahora puede restringirse a las perturbaciones ambientales que
conducen a una carga alostática. El término alostasis incluye el
alostática y la organización social de Tipo 2 van más allá de los límites de
estrés como el proceso mediante el cual se mantiene la estabilidad
las estructuras sociales organizadas y estables. En sociedades menos
fisiológica frente al cambio. En el pasado, el término estrés podía
estables, se ha descubierto que el conflicto y la inestabilidad social
referirse a los desafíos ambientales, así como al proceso de intento
aceleran los procesos fisiopatológicos y aumentan la morbilidad y la
de adaptación y el resultado: el desarrollo de patologías. Esto a
mortalidad. Por ejemplo, las enfermedades cardiovasculares contribuyen
menudo llevaba a frases confusas como el estrés de la reproducción
en gran medida al aumento de casi el 40% en la tasa de mortalidad entre
o la migración en comparación con el estrés de ser perseguido por
los hombres rusos durante el colapso social que siguió a la caída del
un depredador o el resultado de un trauma social. Es evidente que
comunismo; en estos estudios, las enfermedades cardiovasculares son
lo primero es parte del ciclo de vida normal, mientras que lo
una causa importante de muerte, junto con el alcoholismo, el suicidio y el
segundo son perturbaciones que van más allá de la norma. La
homicidio (Bobak y Marmot, 1996; Notzon et al., 1998). Además, la salud
alostasis forma un continuo entre eventos del ciclo de vida normal y
autoinformada se relacionó inversamente con la privación material y
perturbaciones impredecibles con puntos de transición y resultados
positivamente con el nivel educativo y el control percibido (Bobak et al.,
claros.
1998). Como se señaló anteriormente, la presión arterial aumenta y se
mantiene
La carga alostática se refiere al costo acumulativo para el cuerpo de
la alostasis a medida que los individuos ajustan su morfología,
BS McEwen, JC Wingfield / Hormonas y comportamiento 43 (2003) 2–15
logía y comportamiento ante cambios ambientales, estado social, etc.
13
Referencias
Esto puede fluctuar a medida que el animal cambia de etapa de la
historia de vida y a medida que progresan las estaciones y otros ciclos. La
sobrecarga alostática es un estado en el que los costos de la etapa de la
historia de vida y los desafíos que la acompañan exceden los recursos
alimentarios disponibles para proporcionar suficiente energía (Tipo 1), o
un estado en el que los desafíos nocivos (p. ej., sociales) son crónicos y
conducen a una Estado alostático sostenido independiente de los
cambios estacionales en el medio ambiente (Tipo 2). Puede ocurrir una
fisiopatología grave si la sobrecarga no se alivia de alguna manera.
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En el caso de la sobrecarga alostática Tipo 1, las respuestas de
escape se desencadenan junto con otras medidas de
autoconservación, lo que aumenta las posibilidades de restablecer
una vida nueva o temporal en un entorno diferente. Utilizando el
equilibrio entre el aporte y el gasto de energía como base para
aplicar el concepto de alostasis, proponemos que en la sobrecarga
alostática Tipo 1, la activación de la etapa de emergencia de la
historia de vida y las consecuencias de la privación sirven para
dirigir al animal a un modo de supervivencia que disminuye la
alostasis. carga y recupera el equilibrio energético positivo. Esto
permitirá que el individuo sobreviva a la perturbación en las mejores
condiciones posibles y el ciclo de vida normal podrá reanudarse
cuando pase la perturbación. En la carga alostática Tipo 2 hay un
consumo de energía suficiente o incluso excesivo, pero el conflicto
social continuo y otros tipos de disfunción social impulsan la
alostasis constantemente. Como resultado, la secreción de
glucorticosteroides está crónica y diferencialmente elevada, junto
con desequilibrios en otros mediadores, lo que conduce a la
fisiopatología. Esta última situación es la que se da en la sociedad
humana y en determinadas situaciones que afectan a los animales
en cautiverio. A diferencia de la sobrecarga alostática de tipo 1, la
carga alostática de tipo 2 no desencadena una respuesta de escape.
Escapar de la sobrecarga alostática Tipo 2 sólo es posible cuando los
humanos y los animales que sufren conflictos sociales e incrustados
en jerarquías sociales pueden aprender a cambiar su propio
comportamiento y aliviar las condiciones sociales negativas.
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Expresiones de gratitud
JCW agradece varias subvenciones de la División de
Biología y Neurociencia Integradas y Oficina de Programas
Polares, Fundación Nacional de Ciencias. También reconoce
una beca John Simon Guggenheim, una beca Benjamin
Meaker (Universidad de Bristol, Reino Unido) y una cátedra
de la Universidad Russell F. Stark (Universidad de
Washington). B.Mc. agradece el apoyo intelectual de los
colegas de la Red de Investigación MacArthur para el Estado
Socioeconómico y la Salud, Nancy Adler, presidenta de
UCSF. En particular, Teresa Seeman, UCLA, y Burton Singer,
Princeton, han desempeñado un papel importante en la
formulación y validación de los conceptos de alostasis y
carga alostática. Reconoce el apoyo financiero de los NIH.
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