CAPITULO 5: COMUNICACIÓN ENTRE NEURONAS

ESTRUCTURA DE LA SINAPSIS

se puso de manifiesto con dos importantes hallazgos que permitieron descubrir la comunicación entre las neuronas, el primero fue el descubrimiento de Otto Loewi sobre la regulación de la frecuencia cardiaca, el segundo fue el invento del microscopio electrónico. Las tres partes principales de una sinapsis son el terminal axónico, la hendidura sináptica y la membrana postsináptica. Dentro del terminal axónico hay muchas otras estructuras especializadas, por ejemplo, mitocondrias y vesículas sinápticas, que contienen el neurotransmisor químico, algunos terminales axónicos presentan gránulos de reserva que contienen cierto número de vesículas sinápticas.

ETAPAS DE LA NEUROTRASMISION

La información se transmite por una sinapsis de 4 etapas:

1.       Las moléculas del neurotransmisor es sintetizado y almacenado en el terminal axónico.

2.       El transmisor es transportado hasta la membrana pre-sináptica y liberado en respuesta a un potencial de acción.

3.       El neurotransmisor interactúa con los receptores de membrana de la célula diana.

4.       El trasmisor es inactivado

Síntesis Y Almacenamiento Del Trasmisor: Para la elaboración de neurotransmisores se pueden utilizar dos vías. Algunos se forman en el terminal axónico a partir principios básicos derivados de los alimentos. Otros neurotransmisores son elaborados en el cuerpo celular según las instrucciones contenidas en el ADN de la neurona envueltos por membranas en los corpúsculos de Golgi y transportadas en microtúbulos hasta el terminal axónico. El ARNm sirve como mensajero para la formación de un transmisor en el interior de la sinapsis en vez de los ribosomas circundantes al núcleo.

En el terminal axónico se almacenan los neurotransmisores q son acumulados en membranas q forman vesículas, que pueden almacenarse de 3 modos: 1. Gránulos de almacenamiento, 2. Fijadas en alos filamentos en el terminal o 3. Adosadas a la membrana presináptica. Cuando se libera una vesícula desde la membrana presináptica otras vesículas ocupan su lugar.

Liberación Del Neurotransmisor: El neurotransmisor se libera en respuesta a un potencial de acción puesto que la membrana pre-sináptica es rica en canales de calcio sensibles al voltaje, haciendo que las vesículas se fundan con la membrana y se liberen por exocitosis.

Activación De Sitios Receptores: Cuando el neurotransmisor ha sido liberado de las vesículas en la membrana pre-sináptica, se difunde a través de la hendidura sináptica y se une a receptores activados por el transmisor. La célula post-sináptica puede ser afectada en una de tres maneras generales. Primero, la membrana post-sináptica se puede despolarizar excitándose. Segundo, la membrana se puede hiperpolarizar y ejercer acción inhibitoria sobre la célula post-sináptica. Tercero, el trasmisor puede iniciar reacciones químicas ocasionando modificaciones morfológicas en la sinapsis.

Además de actuar sobre los receptores de la membrana post-sináptica un neurotransmisor puede interactuar con receptores sobre la membrana, ósea q tiene influencia sobre la célula q acaba de liberarlo

   AUTORRECEPTORES: receptores pre-sinápticos capaces de activar a un neurotransmisor, q señalan q reciben los mensajes de su terminal axónico

Para producir un potencial post-sináptico con una influencia importante con una influencia importante sobre la membrana post-sináptica, como la propagación de un potencial de acción, una neurona pre-sináptica debe liberar simultáneamente muchos quantum (cuantos: potenciales postsinápticos miniatura, producidos por la liberación del contenido de una sola vesícula sináptica)

La liberación de unos cuanto como respuesta a un solo potencial de acción depende de la cantidad de calcio q llega al terminal axónico en respuesta al potencial de acción y del numero de cuantos liberados desde la membrana.

Desactivación Del Neurotransmisor: Una vez los neurotransmisores han cumplido su función, es eliminado rápidamente de los receptores y de la hendidura sináptica.

La eliminación de estos neurotransmisores  Se puede desarrollar de cuatro formas: 1. Parte del neurotransmisor se difunde más allá de la sinapsis simplemente y deja de estar disponible para unirse a los receptores. 2. El trasmisor es inactivado o degradado por enzimas que hay en la hendidura sináptica. 3. El neurotransmisor puede ser captado nuevamente en el terminal axónico, la molécula responsable de esta recaptación es una bomba o transportador de membrana. 4. Algunos neurotransmisores son captados por las células gliales vecinas que también pueden tienen transportadores apropiados. Las células gliales pueden tener  enzimas que continúan degradando al neurotransmisor en porciones más pequeñas y las puede transportar nuevamente a la neurona para su reutilización.

TIPOS DE SINAPSIS

Se conoces muchos tipos de sinapsis especializadas en cuanto a su localización, estructura y función.

Variaciones en las Conexiones Sinápticas:

1.       S. Axodendrítica: El terminal axónico de una neurona se encuentra con una dendrita o espiga dendrítica de otra neurona.

2.       S. Axomuscular: el axón hace sinapsis con un músculo. Otros tipos de sinapsis son:

3.       S. Axosomática: el terminal axónico hace sinapsis con un cuerpo celular.

4.       S. Axoaxónicas: el terminal axónico hace sinapsis con otro axón

5.       S. Axosinápticas: el terminal axónico termina en otra sinapsis.

6.       S. Axoextracelulares: Los terminales axónicos que secretan sus trasmisores químicos en el líquido extracelular.

7.       S. Axosecretoras: una terminal nerviosa hace sinapsis con un capilar sanguíneo y secreta su transmisor directamente en la sangre.

8.       S. Dendrodendríticas: cuando las dendritas pueden enviar mensajes a otras dendritas

Mensajes Excitadores E Inhibidores: Solo se transmiten dos tipos de mensajes: excitadores o inhibidores. Ambos varían tanto en su localización como en su aspecto;  Las sinapsis excitadoras se sitúan sobre el eje o las espinas de las dendritas, y poseen vesículas sinápticas redondeadas; mientras que las sinapsis inhibidoras se hallan en el cuerpo celular y sus vesículas sinápticas son aplanadas. Por otra parte, el material que compone  las membranas pre-sinápticas y post-sinápticas es más denso en una sinapsis excitadora que en una inhibidora y la hendidura de la excitadora es más ancha.  Diferentes localizaciones de las sinapsis excitadoras e inhibidoras dividen a una neurona en dos zonas: un árbol dendrítico excitador y un cuerpo celular inhibidor. Esto sugiere una interacción entre mensajes excitadores e inhibidores y un modelo podría ser: la excitación penetra por las dendritas y se propaga al cono axónico, donde puede desencadenar un potencial de acción que desciende a lo largo del axón, si el mensaje se debe detener el lugar mas apropiado esta cerca del cono axónico, donde se origina el potencial de acción. Como inhibición se define el bloqueo de la excitación. Otra forma seria si el cuerpo celular normalmente esta inhibido, la forma para q se genere un potencial de acción seria reducir la inhibición continua del cuerpo celular.

                                                                                                                                                                   

TIPOS DE NEUROTRASMISORES

Después del descubrimiento de que las sustancias químicas excitadoras e inhibidoras contralaban la frecuencia cardiaca, se pensó que el cerebro humano funcionaba de manera similar. Se pensaba de la existencia de células excitadoras e inhibidoras además de transmisores que en este caso podría ser la adrenalina y acetilcolina. Actualmente se sabe que emplea hasta 100 neurotransmisores para controlar nuestras conductas.

Identificación De Neurotransmisores: se basa en 4 criterios: 1. La sustancia química debe ser sintetizada en una neurona o estar presente en ella; 2. Cuando la neurona es activada la sustancia química debe ser liberada y producir una respuesta en una célula diana; 3. Se debe dar esa misma respuesta cuando se coloca la sustancia química experimentalmente sobre el blanco; 4. Debe existir un mecanismo para eliminar la sustancia de su lugar de acción una vez terminada su tarea.

En el SNP solo existe un neurotransmisor principal “la acetilcolina”, pero en el SNC no es fácil la identificación debido a la existencia de muchos neurotransmisores pero también incluye la acetilcolina,

Los neurotransmisores se pueden clasificar según:

La base de su composición:

Trasmisores De Moléculas Pequeñas: fueron los primeros identificados,  uno de los cuales es la acetilcolina, son moléculas muy pequeñas,  cuando uno de estos transmisores es liberado es remplazado rápidamente, actúan de forma relativamente rápida en comparación con otros, se derivan de los alimentos que ingerimos y a su vez controla sus niveles y actividades en el organismo los cuales pueden estar influidos por la dieta, la cual es importante para el diseño de fármacos que afectan el SNC. En el cerebro anterior y el cerebelo, el glutamato es el principal transmisor excitador y el GABA es el principal trasmisor inhibidor.

Trasmisores Peptidicos, son cadenas cortas de aminoácidos, los aminoácidos se une por enlaces peptidicos para forma cadenas, lo cual explica el nombre.  Se constituyen a partir de las instrucciones contenidas en el ADN de la célula.  Son ensamblados en los ribosomas, empaquetados en el Aparato de Golgi. Estos neurotransmisores no se unen a canales iónicos, en cambio activan receptores que influyen directamente en la estructura y en la función celular. Estos transmisores no son remplazados rápidamente.

Gases Trasmisores: como el óxido nítrico (ON) y monóxido de carbono (CO), constituyen los neurotransmisores más raros descubiertos has ahora, no son almacenados en vesículas sinápticas ni son liberados de estas, pero son sintetizados cuando se necesitan. Cada gas se difunde lejos del sitio donde se elaboro, atraviesa la membrana celular y se vuelve activo. El ON sirve como mensajero en muchas partes del organismo, controla los músculos de las paredes intestinales, y dilata los vasos sanguíneos en regiones encefálicas y en los genitales, promueve la erección peneana.

TIPOS DE RECEPTORES PARA NEUROTRASMISORES

Cuando un neurotransmisor es liberado de una sinapsis, atraviesa la hendidura sináptica y se une a un receptor, lo q sucederá después depende del tipo de receptor:

Receptores Ionotrópicos: permiten el desplazamiento de iones a través de la membrana. Tiene dos partes: un lugar de unión al neurotransmisor y un poro o canal. Cuando el  neurotransmisor se fija a un lugar de unión el receptor modifica su forma, abre el poro permitir el paso de iones a través de él o en su defecto impide el paso de estos. Estos receptores ocasionan cambios muy rápidos en el voltaje de la membrana.

Receptores Metabotrópicos: contrario al Receptor Ionotrópico este receptor carece de un poro propio a través del cual pueden influir los iones, aunque tienen un lugar de unión para el neurotransmisor, estos receptores causan cambios en los canales iónicos cercanos o en la actividad metabólica de la célula. Este receptor consiste en una proteína única que atraviesa la membrana, en la cual la parte externa es el receptor lugar para la unión del transmisor mientras que la parte interna traduce el mensaje del transmisor en actividad bioquímica dentro de la célula. Esta porción del receptor  se asocia a la proteína G. la cual consta de 3 subunidades.  la unión de un neurotransmisor a este receptor puede desencadenar complejas reacciones celulares.

FUNCIONES DE LOS NEUROTRANSMISORES

Los transmisores pueden formar parte de sistemas más grandes excitadores e inhibidores en relación con todas las conductas.  Una neurona puede utilizar un transmisor diferente en cada sinapsis, así como pueden existir varios transmisores en la misma sinapsis o terminal sináptica.

Los neurotransmisores del SNC pueden tener desde funciones especificas hasta generales que contribuyen a que el organismos realice sus funciones diarias, un ejemplo de este último caso es el caso de los trasmisores de moléculas pequeñas GABA y glutamato son los más abundantes en el cerebro, el GABA tiene efecto inhibidor y el glutamato excitador.

Acetilcolina, dopamina, noradrenalina y serotonina -transmisores de moléculas pequeñas-, aseguran las neuronas en partes distantes del cerebro para que actúen en conjunto al ser estimuladas por el mismo neurotransmisor. Las neuronas que contienen estos transmisores se llaman comúnmente sistemas reticulares activadores ascendentes. Que son cuatro, clasificados según el trasmisor dominante en sus neuronas, son los sistemas colinérgicos, dopaminérgico, noradrenergico y serotoninérgico. Los cuales están organizados de manera similar ya que los cuerpos celulares de sus neurotransmisores solo se hallan en unos pocos núcleos del tronco encefálico o próximo a este. Los sistemas reticulares activadores ascendentes tienes funciones conductuales distintas y son:

Sistema Colinergico Ascendente: contribuye a la actividad eléctrica normal de las células de la corteza en una persona en estado de alerta y mentalmente activa y parece desempeñar un papel en la conducta en un estado de vigilia normal. Personas con Alzheimer muestran perdida de estas neuronas colinérgicas

Sistema Dopaminergico Ascendente: participa en la conducta motora, si se pierden estas neuronas, el resultado es un trastorno de rigidez extrema en el que los músculos opuestos se contraen, lo cual dificulta el movimiento, también presentan temblores rítmicos de los miembros lo que se denomina como enfermedad de Parkinson, q puede ser desencadenada por el consumo de fármacos.

Sistema Ascente Noradrenergico: difícil de identificar, los síntomas de depresión puede estar relacionado con la deficiencia o disminución de la actividad de estas neuronas,   los trastornos asociados a estas deficiencias se asocian con depresión o conducta maniaca en cuyo caso sería por aumento en la actividad.

Sistema Activador Reticular Ascendente Serotoninergico: Funcionan para producir un EKG de vigilia en el cerebro anterior, pero otras funciones conductuales no son bien conocidas. Relacionado con la esquizofrenia que puede tener síntomas como: depresión.