Las hormonas esteroideas sexuales (estrógenos y andrógenos) son clave para diferenciación sexual en la etapa pre y postnatal temprana. Ahora sabemos que juegan también un papel importante en el desarrollo cerebral en la pubertad. La investigación sobre la neuro-endocrinología en la pubertad es todavía un área muy nueva y quedan todavía muchas preguntas por resolver. Este es un breve artículo, que sintetiza la revisión de Megan Herting y Elizabeth Sowell, sobre lo que sabemos a la fecha y lo que queda por investigar.
La pubertad
La pubertad es un conjunto de procesos neuroendocrinos que ocurren al final de la niñez para producir cambios internos y externos en las características sexuales primarias y secundarias con el objeto de preparar al cuerpo para la reproducción. La pubertad inicia con la reactivación del eje hipotalámico-hipófisis-gonadal (HHG). Este eje neuroendocrino es el encargado de la producción de estrógenos y testosterona que regulan la diferenciación sexual y la organización del sistema nervioso (ver Figura 1).
Este eje se encuentra muy activo en la etapa perinatal y luego se apaga hasta el día en el que el hipotálamo secreta la hormona GnRH (hormona liberadora de gonadotrofinas) para iniciar la pubertad. Los pulsos de GnRH estimulan a la hipófisis para producir gonadotrofinas, la hormona luteinizante (LH) y la hormona folículo estimulante (FSH), que son secretadas al torrente sanguíneo. Este aumento hormonal desencadena la actividad en las gónadas, ovarios y testículos, para la producción de estrógenos y testosterona. A su vez, estas hormonas regulan el desarrollo del tejido uterino, mamario, de los testículos y el pene. El periodo entre la reactivación del eje hasta la manifestación de los primeros cambios sexuales tarda aproximadamente un año y se llama gonadarquia.
La adrenarquia es un proceso complementario que se refiere al desarrollo de las glándulas suprarrenales. Estas glándulas maduran entre los 6 – 8 años en niñas y 7 – 9 años en niños, y aumentan la producción de andrógenos adrenales, la DHEA y la androstenediona. El aumento de estas hormonas precede a la gonadarquia y continúa hasta la adultez temprana, y se relaciona con el desarrollo de vello axilar y púbico.
¿Cómo se mide la pubertad en humanos?
Marcadores físicos
- Escala de Tanner (Marshall and Tanner, 1969, 1970). Se obtiene mediante inspección clínica por parte de personal de salud calificado y se clasifica a la persona entre el Grado I: prepuberal y el Grado V: desarrollo completo de características sexuales secundarias.
- Escala del Desarrollo Puberal (Petersen et al., 1988). Se obtiene mediante el autoreporte de características sexuales secundarias y se clasifica a la persona entre Categoría 1: Prepuberal, Categoría 2: Pubertad temprana, Categoría 3: Pubertad media, Categoría 4: Pubertad tardía, Categoría 5: Postpuberal).
Marcadores hormonales
Es importante resaltar que ambos sexos presentan aumentos en testosterona y estradiol, aunque el incremento de testosterona es mayor en hombres y el de estradiol en mujeres: los hombres adultos tienen 45 veces los niveles de testosterona que los niños prepuberales, mientras que las mujeres en la adolescencia tardía tienen de 4 a 9 veces los niveles de estradiol que las niñas prepuberales.
Los niveles de esteroides sexuales adrenales y gonadales se pueden medir en orina, saliva y sangre. Mientras que la saliva es un método no invasivo, los niveles en sangre son más confiables, en especial para niveles más bajos de hormonas (el estradiol en las etapas puberales tempranas). Debe mencionarse que, a la fecha, no hay una correlación perfecta entre valores hormonales y etapas de Tanner. Es probable que existan diferencias individuales en los umbrales hormonales que desencadenan los cambios físicos. Tanto los cambios físicos como las medidas hormonales pueden ser útiles y reflejan distintos procesos relacionados con la pubertad.
Marcadores en el crecimiento
Además de los cambios de caracteres sexuales, la pubertad está asociada también con brotes de crecimiento. En las niñas, hay un brote de crecimiento durante la Etapa II de Tanner (entre los 9.5 y 14.5 años), con la mayor velocidad de crecimiento en los meses anteriores a la primera menstruación (menarca). En los niños, la mayor velocidad de crecimiento se aprecia en la Etapa IV de Tanner (a los 14.4 años).
Medidas de cambios estructurales en el cerebro usando resonancia magnética
La resonancia magnética permite obtener medidas del funcionamiento y de la estructura cerebral. Con resonancia magnética estructural se pueden obtener las siguientes medidas de forma no invasiva, que nos has permitido caracterizar el desarrollo estructural del cerebro a lo largo de la vida.
- Secuencia T1- medir la cantidad y la forma de la sustancia gris y blanca
- Secuencias de difusión (DTI) – caracterizar la sustancia blanca, organización y calibre axonal, mielinización y algunas propiedades microestructurales del tejido
Algunos de los cambios documentados son:
- Sustancia gris
- Volumen – alcanza niveles máximos al final de la infancia y disminuye durante la adolescencia
- Superficie cortical – las niñas alcanzan el pico a los 8.1 años, dos años antes que los niños, a los 9.7 años
- Grosor cortical – los patrones son similares en ambos sexos: las niñas alcanzan el pico a los 8.4 años y los niños a los 8.6 años
- Sabemos menos de la sustancia gris subcortical, pero hay evidencia de diferencias en los patrones de desarrollo entre niños y niñas
- Sustancia blanca
- Volumen – aumenta linealmente entre la infancia y la adultez, los niños tienen un aumento más robusto
- Medidas de difusión
- Difusividad media: disminuye con la edad lo que sugiere que hay un aumento en el tamaño y densidad de los conjuntos axonales, mielina y número de células y sus procesos
- Fracción de anisotropía: aumenta con la edad, lo que sugiere que hay un aumento de mielina y/o de organización de las fibras
- Los resultados respecto a diferencias sexuales en estas medidas no son muy consistentes
Efectos puberales sobre el cerebro
La edad y la pubertad son variables que están intrínsecamente relacionadas. Sin embargo, cada vez hay más evidencia para indicar que la edad y la pubertad tienen efectos independientes sobre diferentes índices de desarrollo. Es importante considerar que hay una importante variabilidad en el inicio de la pubertad. Por ejemplo, dos niñas de 9 años pueden estar en diversas etapas de desarrollo puberal, y, si sólo medimos edad como variable en un experimento, no estaremos capturando totalmente los efectos de la pubertad.
Independientemente de la edad, los cambios físicos y hormonales de la pubertad tienen efectos directos en los decrementos de sustancia gris e incrementos de sustancia blanca. Parece ser que el grosor cortical, el volumen de sustancia gris cortical y subcortical disminuyen más pronunciadamente durante la pubertad temprana. Además, si bien hay efectos compartidos en ambos sexos, las hormonas sexuales también tienen efectos distintos en hombres y mujeres. La maduración puberal tiene efectos únicos y aditivos sobre el neurodesarrollo de la estructura cerebral.
Mecanismos de acción
Los estudios directos de la pubertad en el cerebro han sido estudiados en animales no humanos, principalmente roedores. Los resultados indican que:
- Estradiol
- roedores machos – aumenta la mielinización
- roedores hembra – inhibe mielinización, disminución de neuronas, glía y espinas dendríticas
- Testosterona
- Genera cambios en número de neuronas y receptores de andrógenos en amígdala e hipotálamo
Además de los efectos directos de los cambios hormonales a nivel de neuronas, glía y mielinización, se producen cambios en las conductas de los individuos y sus relaciones con pares y padres, lo cual puede llevar a cambios indirectos sobre diversas estructuras cerebrales.
Es muy importante también considerar los patrones individuales de desarrollo, aunque diseñar experimentos que puedan medir esto de forma efectiva es complicado. Tanto la edad de inicio de la pubertad, como el ritmo de progresión hacia la adultez tienen importantes consecuencias en el desarrollo. Al parecer, la edad de inicio tiene un determinante genético importante para ambos sexos mientras que el ambiente tiene mayor impacto sobre el ritmo de progresión.
Implicaciones para el comportamiento
La adolescencia es el tiempo cuando se empiezan a manifestar diversas psicopatologías. Además, hay diferencias entre los tipos de problemas de salud mental entre ambos sexos: las niñas tienen tasas aumentadas de ansiedad y depresión, los niños tienen una prevalencia aumentada de abuso de sustancias y de síntomas externalizantes (problemas relacionados con agresividad, falta de atención, desobediencia y conducta delictiva). Además, hay un aumento de las conductas positivas y negativas de riesgo, impulsividad y procesamiento de recompensas. Es factible que los cambios cerebrales relacionados con la pubertad jueguen un papel determinante en las diferencias sexuales observadas en estos patrones conductuales y de psicopatología. La pubertad afecta el procesamiento emocional y social, las interacciones entre emoción y cognición, y el procesamiento de riesgo y recompensa.
Síntesis del artículo de revisión original de Megan Herting y Elizabeth Sowell
Herting, MM & Sowell, ER. (2017) Puberty and structural brain development in human. Frontiers in neuroendocrinology 44, 122-137.