Tipos de sinapsis y neurotransmisores

Tipos de sinapsis y neurotransmisores

La sinapsis es la comunicación funcional entre las neuronas que permite transformar una señal electroquímica (potencial de acción) en una señal química capaz de atravesar el espacio sináptico.

Según el mecanismo de propagación, existen dos tipos de sinapsis: eléctrica y química. 
La sinapsis eléctrica ocurre entre neuronas conectadas estrechamente por canales proteicos llamados conexones, que transmiten iones de neurona a neurona. Son las sinapsis menos frecuentes, se han encontrado en algunos invertebrados como, por ejemplo, los cangrejos. 

La sinapsis química tiene lugar entre neuronas pre sinápticas que liberan una sustancia química   denominada neurotransmisor hacia el espacio sináptico, el que la separa de la neurona pos sináptica, en cuya membrana se encuentran los receptores específicos, que permiten la propagación o inhibición  del un impulso nervioso, fenómeno conocido como potencial excitatorio pos sinápticos y potencial inhibitorio postsinápticos, respectivamente.

La acción de los neurotransmisores puede ser interferida por el consumo de algunas drogas como la morfina (fig. 2). 

Una vez que los neurotransmisores cumplen su función deben ser eliminados del espacio sináptico para el correcto funcionamiento de la sinapsis. Esto puede ocurrir de dos formas: enzimas específicas destruyen al neurotransmisor o bien los transportadores de neurotransmisores los llevan hasta la membrana de la neurona presináptica que los había liberado (recaptación). 

Además de sinapsis entre neuronas, también existen sinapsis entre neuronas y células motoras o musculares, a este tipo de comunicación se le denomina unión

neuromuscular o placa motora (fig. 1).

Figura 1. Esquema de una sinapsis química muscular

Figura 2. Efecto de la morfina en la sinapsis química

La morfina se une a receptores nerviosos ubicados en neuronas del cerebro y de la médula espinal. Estas neuronas son parte de vías que conducen impulsos nerviosos para el dolor. Debido a esta capacidad de la morfina, se le utiliza para reducir el dolor y producir sedación. Las neuronas moduladoras participan en la regulación de la actividad de los neurotransmisores en la sinapsis. En el caso de la figura 2, la encefalina es el neurotransmisor de la neurona moduladora. La morfina se une a los receptores de la membrana presináptica inhibiendo la liberación de los neurotransmisores desde la neurona presináptica hacia el espacio sináptico. Gracias a este proceso se interrumpe la transmisión de impulsos nerviosos para el dolor.

 LA SINAPSIS Y LOS NEUROTRANSMISORES

Es necesario considerar lo siguiente:

1. Una célula nerviosa o neurona (hay más de 100 000 millones en el cerebro) nunca llegará a tocarse con otra, aun cuando estén muy cercanas entre sí, pero se comunican por una zona especializada que se llama sinapsis. Esta pequeñísima separación se denomina hendidura sináptica.

2. La comunicación entre las neuronas (impulso nervioso) se efectúa por medios químicos. Cuando llega un impulso nervioso a una célula, ésta libera una sustancia química llamada neurotransmisor, que se difunde y llena la hendidura sináptica, siendo así captado el impulso nervioso por los receptores de la neurona continua en menos de un milésimo de segundo.

Estos neurotransmisores pueden producir excitación de la neurona siguiente o receptora cuando hay aumento de los iones de sodio o inhibición cuando el aumento es de iones de potasio o cloro. La cantidad de neurotransmisores liberados está directamente relacionada con el número de iones de calcio que penetran a la neurona. Hay más de cien sustancias químicas diferentes que funcionan como neurotransmisores y pueden ser:

a) De acción rápida:

i) Clase I: acetilcolina

ii) Clase II: aminas: noradrenalina, dopamina y serotonina (histamina).

b) De acción lenta pero más duradera: neuropéptidos.

i) Hormona hipotalámica liberadora de tirotropina

ii) Péptidos hipofisarios: endorfinas, ACTH, etc.

iii) Péptidos que actúan en el cerebro y en el intestino:

(1) Sustancia P - VIP (péptido intestinal vasoactivo)

(2) Insulina, etc.

La noradrenalina, por ejemplo, controla el estado anímico de la mente; la serotonina actúa inhibiendo las vías del dolor de la médula, modifica el sueño y los movimientos. Una vez que el neurotransmisor ha sido liberado es destruido o eliminado para evitar que su acción se perpetúe. Las neuronas aumentan su excitabilidad con ligeros cambios del PH de los líquidos que las rodeen. Normalmente el PH es de 7.4 y un aumento a 7.8 puede ocasionar convulsiones.

Con el aumento del oxígeno en la sangre, el PH se eleva momentáneamente y se produce una ligera alcalosis, lo que hace que aumente la excitabilidad de las células cerebrales y respondan más rápidamente a cualquier estímulo. Este fenómeno sucede en el individuo que practica la concentración mental, ya que al llegar más oxígeno al cerebro aumenta la excitabilidad de dichas neuronas y adquiere un estado de mente condicionada junto con todo el proceso que lo acompaña.

Los impulsos nerviosos pasan de una neurona a otra pero pueden ser:

1. Bloqueados

2. Únicos o repetitivos

3. Pueden integrarse con otros impulsos nerviosos procedentes de otras neuronas, lo que forma una complicada red para realizar múltiples funciones psíquicas o fisiológicas.

El mecanismo de la meditación y la mente condicionada radica en la liberación de neurotransmisores que por medio del entrenamiento en concentración mental pueden ser influidos a voluntad. De esta manera es posible explicar fenómenos que hasta épocas recientes parecían actos de magia y a los que era imposible darles una respuesta científica comprensible.

Es así como ahora nos explicamos el poder de la mente y las maravillas que pueden ocurrir con el entrenamiento apropiado de estas células cerebrales. El campo de acción es ilimitado y entre más continua e ininterrumpida sea la práctica del control mental, mayores serán sus beneficios. De una manera general, al ser excitado voluntariamente el hipotálamo por medio de la meditación, se emiten neurotransmisores con los que se comunica con todos los sistemas llegando a formar con la práctica la mente condicionada.

Neurotransmisores

David Santamaría Buitrago
Biólogo
Est. Especialización en Neuroanatomía

Las señales nerviosas son transmitidas de neurona a neurona por medio de uniones interneuronales llamadas sinapsis. Dentro de estas sinapsis se pueden diferenciar dos tipos: la sinapsis química y la sinapsis eléctrica.

La mayoría de las sinapsis que transmiten señales por el sistema nerviosos central son del tipo químico.

En estas sinapsis la primera neurona secreta una sustancia química llamada neurotransmisor, cuya función es la de alterar el funcionamiento de una célula de manera rápida o lenta por medio de la ocupación de receptores de membrana específicos. Estos neurotransmisores pueden ser producidos ya sea en el soma de la neurona o en sus terminaciones.

Las sinapsis químicas poseen una característica importante: la unidireccionalidad del transporte de la señal; es decir desde la neurona que secreta el neurotransmisor, llamada neurona presináptica, a la neurona sobre la cual va a actuar dicho neurotransmisor, la cual es llamada neurona postsináptica.

Todo este sistema es dependiente de ATP.

Uno de los puntos mas importantes dentro de este transporte de señales es la relación especifica que existe entre el neurotransmisor y el receptor que se encuentra en la membrana. Por esto la membrana de la neurona postsináptica presenta una gran cantidad de proteínas del receptor. Este receptor posee dos componentes esenciales: el componente de fijación (al cual se une el neurotransmisor en la terminal presináptica) y el componente ionóforo que atraviesa la membrana ingresando así al interior de la célula postsináptica.

Este componente ionóforo puede ser de dos formas: puede ser un canal iónico, que deja pasar así sólo determinados iones al interior de la célula o también puede ser un activador del "segundo mensajero" el cual penetra al citoplasma y activa diferentes sustancias dentro de la célula, las cuales pueden desencadenar reacciones en cadena o de vías reguladoras. La reacción entre el receptor y el segundo mensajero esta mediada por la proteína G, la cual a su vez esta formada por un componente alfa, que es la porción activadora de la proteína, y los componentes beta y gamma que unen la proteína G al interior de la membrana celular adyacente a la proteína del receptor.

Entre los segundos mensajeros se pueden encontrar el GMP-cíclico, AMP-cíclico, la fosfolipasa C y la fosfolipasa A.

En la mayoría de los casos, los neurotransmisores se sintetizan en el citosol de la terminal presináptica y luego son absorbidos por transporte activo para así llegar a las vesículas de cada neurotransmisor. A continuación, cada que llega un potencial de acción a la terminal presináptica, las vesículas liberan su neurotransmisor en la hendidura presináptica; esto ocurre en cuestión de milisegundos. Hay que tener en cuenta que las vesículas de los neurotransmisores no son descartadas sino recicladas, ya que cuando han liberado su neurotransmisor correspondiente, se adhieren a la membrana y se invaginan hacia adentro para así poder formar una nueva vesícula.

Después de ser liberado en una terminación nerviosa, el neurotransmisor es eliminado para evitar que siga actuando por más tiempo.

Algunos de los mecanismos de eliminación de los neurotransmisores son los siguientes:

1.   Difusión del neurotransmisor hacia afuera de la hendidura sináptica.

2.   Destrucción enzimática dentro de la hendidura sináptica. Por ejemplo, en el caso de la acetilcolina, la enzima colinesterasa se encuentra en la hendidura unida a la matriz de los proteoglucanos que rellenan el espacio. Cada molécula de la enzima puede retener hasta 10 moléculas de acetilcolina inactivándolo así.

3.   Transporte retrogrado activo pasando al interior de la misma terminal presináptica, y volviendo a reutilizarse. A este proceso se le llama recaptación del neurotransmisor.

Neurotransmisores más importantes 

Acetilcolina

Esta es sintetizada por la enzima colinacetilasa que la une a un grupo acetilo de la acetil-coenzima A., que proviene de la glucosa a través de seguidos pasos metabólicos que ocurren en las mitocondrias.

La acetilcolina es secretada por las neuronas en diferentes áreas del encéfalo pero específicamente por las células piramidales de la corteza motora por motoneuronas que inervan los músculos esqueléticos, por las neuronas preganglionares del sistema autónomo y por las neuronas postganglionares del sistema parasimpático.

En la mayoría de los casos la acetilcolina tiene un efecto excitador, sin embargo se sabe que puede tener efectos inhibidores sobre algunas terminaciones parasimpáticas periféricas, como es el caso de la inhibición del corazón por el nervio vago.

Norepinefrina

Es secretada por neuronas cuyos cuerpos celulares están situados en el tronco encefálico y el hipotálamo. Concretamente las neuronas que se encuentran en el locus ceruleus envían fibras nerviosas a diferentes zonas del encéfalo y ayudan a regular el humor y la actividad de la mente, aumentando por ejemplo el estado de alerta.

También secretan norepinefrina la mayoría de las neuronas postganglionares del sistema nervioso simpático, para excitar o inhibir órganos según sea el caso.

Dopamina

Es secretada por neuronas de la sustancia negra, células de los ganglios simpáticos y el hipotálamo.

Como el resto de las catecolaminas, se sintetiza a partir de la L-tirosina, luego la enzima tirosina-hidroxilasa la transforma en 1-dihidroxifenilalanina (L-DOPA) y la DOPA- descarboxilasa en dopamina.

Este neurotransmisor tiene un efecto inhibitorio. También sus receptores participan en efectos farmacológicos, incluyendo agentes tranquilizantes, antidepresivos, antiparkinsonianos. Y en patologías neurológicas y psiquiátricas, como la esquizofrenia y adicción a drogas.

Dentro del grupo de las catecolaminas también se encuentra la noradrenalina la cual se sintetiza a partir de la dopamina por medio de la enzima dopamina-b-hidroxilasa. La adrenalina, que es la otra sustancia que pertenece a este grupo, se sintetiza a partir de la noradrenalina por la transferencia de grupos metilos por medio de la fenil-etanol-amina-N-metiltransferasa.

Serotonina

Es secretada por los núcleos que se encuentran en el rafe medio del tronco encefálico y que se proyectan hasta las astas dorsales de la medula y el hipotálamo. La serotonina actúa como inhibidor de las vías del dolor en la medula, también ayuda en la regulación del sueño y el humor.

Esta sustancia corresponde a la 5-hidroxitriptamina y se sintetiza a partir de la hidroxilación y descarboxilación del triptofano y la enzima encargada de este proceso es la triptofano hidroxilasa.

Ácido gamaaminobutírico (GABA)

Es el neurotransmisor más conocido como inhibidor a nivel de la sinapsis. Es secretado por las terminaciones nerviosas de la médula, el cerebelo y los ganglios basales.

Este neurotransmisor se sintetiza a partir del ácido glutámico con ayuda de la enzima carboxilasa glutámica.

El GABA, junto con los demás neurotransmisores inhibitorios, abre los canales de cloro, hiperpolariza la membrana postsináptica y disminuye así la actividad neuronal.

Glicina

Es secretada en las sinapsis de la medula. Al igual que el GABA tiene un efecto inhibidor. Esta inhibición puede ser revertida por la presencia de estricnina.

Óxido nítrico

Se encuentra en las zonas responsables de la memoria y el comportamiento a largo plazo.

Este neurotransmisor, a diferencia de los otros, no esta preformado ni se almacena en vesículas de las terminales presinápticas, sino que se sintetiza cuando se necesita y entonces se difunde fuera de las terminaciones presinápticas en segundos, pero no es liberado en porciones por las vesículas. Otra razón por la que se diferencia es que el óxido nítrico se difunde inmediatamente en la neurona adyacente, así como en otras neuronas postsinápticas próximas.

En la neurona postsináptica no altera el potencial de membrana, sino que cambia las funciones metabólicas que modifican la excitabilidad neuronal por segundos.

También existen otros aminoácidos que tienen funciones excitadoras como es el caso del glutamato y el aspartato.