Transmisión sináptica

Transmisión sináptica

1. ¿Qué es? : Sinapsis es la comunicación de información efectuada por las neuronas

   • Sinapsis eléctrica
     • La información fluye de manera continua a través de uniones comunicantes.
       • Algunas de sus características son:
         • Son sumamente rápidas
         • Requieren de poca energía
         • Son fiables
         • Pueden ser bidireccionales
     • Se han observado recientemente en el SNC de los mamíferos
       • Interconectan neuronas inhibidoras de la corteza cerebral y el tálamo, neuronas excitadoras del tronco encefálico y la retina y una variedad de otras neuronas del hipotálamo, los ganglios basales y la médula espinal.
   • Sinapsis química
     • Esta implica continuidad mas no contigüidad
       • Consiste en el suministro de una pequeña cantidad de transmisor químico a un parche circunscrito de la membrana postsináptica.
         • Hace uso de moléculas transmisoras
           • Las sinapsis neuronales usan una variedad de transmisores:
             • aa
               • glutamato, aspartato, GABA, y glicina
             • monoaminas
               • ACh, serotonina e histamina
             • catecolaminas
               • dopamina, noraderenalina, adrenalina
             • Derivados de purinas
               • ATP, adenosina
             • Péptidos neuroactivos
               • La síntesis de los neuropéptidos comienza con el ensamblaje de una prehormona en los ribosomas, posteriormente la prehormona se recorta en el aparato de Golgi para formar una prohormona, esta prohormona se reduce en neuropéptidos más pequeños que son empaquetados en vesículas.
             • Endorfinas
               • encefalinas, opioides
             • Gases
               • NO, CO, H2S
             • Endocannabinoides
               • No se conoce su cometido normal
                 • La administraciónd de THC provoca euforia, relajación, analgesia y aumento del apetito, además de alterar la capacidad de resolución de problemas, la memoria a corto plazo y las habilidades motoras.
                 • Existen más GPCR para cannabinoides que cualquier otro tipo de GPCR
           • En el SN tiene diferentes receptores con respuestas diferentes para cada neurotransmisor.
             • Los transmisores postsinápticos pueden estimular, inhibir o modular la neuronas postsináptica.
               • La excitabilidad de las neuronas en u momento dado está gobernada por el equilibrio dinámico entre la excitación y la inhibición
                 • Excitadoras
                   • La mayoría de las sinapsis excitadoras rápidas en el cerebro utilizan glutamato
                     • El aspartato también puede ejercer esta función.
                   • Se genera un Potencial Excitatorio Postsináptico (PEPS)
                 • Inhibidoras
                   • Los transmisores inhibidores son GABA y glicina
                     • Ambos se unen a receptores que hablen canales selectivos de Cl -
                       • Cuando estos receptores son activados sucede un potencial inhibitorio postináptico (PIPS)
                 • Moduladoras
                   • Tiene a menudo efectos directos escasos o nulos por sí misma
                     • Regula o modifica el efecto de otras sinapsis actuando sobre las membranas presinápticas o postsinápticas
                       • Un ejemplo son los axones del núcleo céruleo que secretan noradrenalina, un modulador con múltiples efectos
                         • A diferencia de las acciones de los aa rápidos sobre la transmisión sináptica, el efecto modulador de la noradrenalina tiene por si mismo una influencia escasa.
                           • A diferencia de las acciones de los aa rápidos sobre la transmisión sináptica, el efecto modulador de la noradrenalina tiene por si mismo una influencia escasa.
                     • Los mecanismos molecuares de los moduladores son complejos pero todos comienzan con una GPCR que activa una cascada de señalización intracelular
                       • Las proteínas G pueden afectar directamente o indirectaente a través de segundos mensajeros a los canales iónicos
             • Para cada NT
               • Pueden suceder efectos convergentes y divergentes
                 • Divergencia
                   • Divergencia significa que un único transmisor puede afectar a neuronas diferentes de maneras muy distintas
                 • Convergencia
                   • Implica que múltiples neurotransmisores convergen en un único tipo de canal iónico en una sola célula
                     • La localización molecular de la convergencia puede ocurrir en un sistema se segundo mensajero común o diferentes segundos mensajeros pueden converger en un mismo canal iónico
                 • La divergencia y la convergencia pueden ocurrir simultáneamente en el interior de los sistemas neurotransmisores y muchos son regulados mediante retroalimentación
           • Los diferentes transmisores en el cerebro generan respuestas con duraciones variables que van desde ms hasta días.
           • Colocalización de neurotransmisores
             • Por lo general un tipo de neuronas almacena y libera un transmisor pequeño específico
               • Sin embargo, los péptidos pueden almacenarse y liberarse en las mismas neuronas que usan los transmisores pequeños
                 • GABA + somatostatina, Serotonina + encefalina, etc.
     • Pasos de la sinapsis química
       • Son 7
         • 1. Empaquetamiento de las moléculas transmisoras en vesículas membranosas.
           • 2. Despolarización de la membrana postsináptica
             • 3. La despolarización provoca la apertura de canales de Ca++ dependientes de voltaje provocando el aumento de la [Ca++] hacia el interior de la terminal.
               • 4. Este incremento en la [Ca++] desencadena la fusión de las vesículas con la membrana presináptica.
                 • 5. El transmisor se libera hacia el espacio extracelular en “cuantos” (cantidad de NT por vesícula) que difunde pasivamente a través de la hendidura sináptica.
                   • 6. Parte de las moléculas transmisoras se unen a receptores en la membrana de la neurona postináptica, la activación de estos receptores desdencadenan efectos postinápticos.
                     • 7. Las moléculas del transmisor difunden alejándose de los receptores postinápticos y finalmente son depurados mediante 3 mecanismos posibles:
                       • Difusión continua
                       • Degradación enzimática
                       • Captación activa hacia células.
                     • La naturaleza de este efecto depende del tipo de receptor activado, estos pueden ser ionotrópicos o metabotrópicos
                 • La dependencia del Ca++ para la fusión es conferida por proteínas específicas del aparato de fusión de vesículas denominadas sinaptotagminas. Ver págs 219-221 (generalidades de transmisión sináptica)
           • Estas se concentran y se anclan en la terminal presinápitica.
     • Difieren entre ellas dependiendo de:
       • Tamaño del contacto sináptico
       • Identidad del neurotransmisor
       • Naturaleza de los receptores postinápticos
       • Eficiencia de la transmisión sináptic
     • Estructura de una sinapsis:
       • La mayoría de los terminales presinápticos (botones sinápticos) se originan en los axones y pueden formar conexiones con casi cualquier parte de la neurona.
         • La zona de contacto y la dirección determina el término con el que se denomina a la sinapsis
           • Existen diversos tipos de sinapsis
             • Las que se generan desde el axón
               • Las más comunes son
                 • Axodendrítica
                 • Axosomática
                 • Axoespinosa
             • Las que se originan de otra parte de la neurona
               • Son más raras
                 • Dendrodendríticas
                 • Somatosomáticas
                 • Somatodendríticas
       • Las sinapsis están polarizadas
         • Por lo tanto las estructura de su lado presináptico y postsináptico son diferentes
           • Esto refleja el flujo unidireccional de la información
             • Existe una transmisión retrógrada
           • Presináptico
             • Contiene
               • Terminación sináptica
                 • Puede tener
                   • Vesículas claras
                     • Están ancladas y se trasladan a través de las proteínas citoesqueléticas
                       • El lugar en dónde se unen las vesículas con la membrana de la neurona presináptica se denomina zona activa.
                       • SNARE
                   • Gránulos secretores de centro denso
                     • A diferencia de las vesículas claras no están anclados
                       • Se distribuyen al azar por el citoplasma de la terminal sináptica
                         • No se concentran en la densida sináptica y no parecen liberar su contenido en la zona activa.
                           • Un paso fundamental para la liberación de estos gránulos es el aumento de la [Ca++]i.
           • Postsináptico
             • Su aspecto más característico es:
               • Una banda de material granular visible bajo microscopio electrónico en la cara citoplasmática de la membrana.
                 • Son agrupaciones de receptores para el transmisor incrustados en el interior de la membrana postsináptica.
             • La densidad postsináptica de una espina dendrítica contiene:
               • más de 30 proteínas en una concentración elevada, incluyendo receptores para transmisor, proteínas cinasas, estructurales y proteínas implicadas en la endocitosis y en la glucólisis.
           • Hendidura sináptica
             • Las membranas presinápticas se encuentran paralelas entre sí y están separadas por la hendidura sináptica, llena de líquido extracelular.
     • A pesar de las ventajas de las eléctricas
       • En el SN predominan las sinapsis químicas
         • Esto se debe a algunas ventajas que tienen las químicas sobre las eléctricas
           • Amplificación
             • Pueden convertir una señal pequeña en una relativamente grande.
           • Selectividad
             • Tienen la capacidad de excitar o inhibir selectivamente a las neuronas postsinápticas
           • Pueden transmitir información a lo largo de un amplio dominio temporal
             • Efectos que pueden ir desde pocos milisegundos hasta horas
           • Alta plasticidad

2. El cerebro lleva a cabo funciones que requieren conexiones nuerales rápidas, específicas y organziadas espacialmente

   • Varios sistemas de neuronas regulan la excitabilidad general del SNC
     • Cada una de estos sistemas neuromoduladores utiliza un neurotransmisor diferente y los axones de cada uno de ellos establece conexiones sinápticas sumamente dispersas, difusas, y casi serpentenates para transportar un mensaje simple a regiones enormes del cerebro
       • El cerebro presenta varios sistemas moduladores con conexiones centrales difusas, estos sistemas moduladores tienen ciertas similitudes:
         • 1) Una serie pequeña de neuronas forman el centro del sistema
         • 2)Las neuronas de los sistemas difusos surgen del núcleo central del cerebro y la mayoría de ellas están en el tronco encefálico
         • 3) Cada neurona puede influir en muchas neuronas ya que un solo axón puede tener contacto con decenas de miles de neuronas
         • 4) Las sinapsis establecidas por algunos de estos sistemas parecen diseñadas para liberar moléculas de transmisor hacia el líquido extracelular, de manera que puedan difundir a muchas neuronas en lugar de confinarse en una sola hendidura
       • Los distintos sistemas moduladores utilizan NA, 5-HT, Dopamina, Ach, o histamina.
         • Todos tienden a implicar a numerosos receptores metabotrópicos para el transmisor
         • Principales sistemas:
           • Noradrenalina
             • Las neuronas que contienen NA se encuentran en el núcleo cerúleo, situado bilateralmente en el tronco encefálico
               • Los axones procedentes de este locus inervan la práctica totalidad del cerebro: la totalidad de la corteza cerebral, el tálamo, el hipotálamo, el bulbo olfatorio, el cerebelo, el mesencéfalo y la médula espinal
                 • Las células de este núcleo parecen estar implicadas en la regulación de la atención, de la vigilia y de los ciclos de sueño-vigilia, así como en el aprendizaje y la memoria, la ansiedad y el dolor, el estado de ánimo y el metabolismo cerebral
                   • El locus cerúleo puede participar en el despertar general del cerebro durante eventos interesantes que suceden en el mundo exterior
           • 5-HT
             • Las neuronas que contienen serotonina están agrupadas en su mayoría dentro de los 9 núcleos del rafe
               • Cada núcleo se proyecta hacia el resto del SNC de manera difusa similar al núcleo cerúleo
               • Las neuronas de este núcleo disparan con más frecuencia durante la vigilia y disminuyen su actividad durante ciertas fases del sueño
                 • El locus cerúleo y el rafe forman parte de un concepto venerable llamado SARA, que implica al núcleo reticular del tronco encefálico en procesos de acción y despertar del prosencéfalo
                 • Las neuronas del Rafe están intimamente implicadas en el control de los ciclos de sueño-vigilia, así como de las diferentes fases del sueño
                   • También se han visto implicadas en el control del estado de ánimo y en ciertos tipos de comportamiento emocional
                     • La serotonina también puede estar implicada en la depresión clínica
           • Dopamina
             • Solo 2 grupos están intímamente relacionados con las características de los sistemas moduladores difusos
               • Sustancia negra del mesencéfalo
                 • Sus células se proyectan al estriado, y una parte de los ganglios basales
                   • Facilitan el movimiento voluntario
               • Area tegmental ventral del mesencéfalo
                 • Inervan la parte del prosencéfalo que abarca la corteza prefrontal y a parte del sistema límbico
                   • Actúa en sistemas neurales mediadores de estímulos de refuerzo o de recompensa, así como en los mecanismos de adicción a drogas y trastornos psiquiátricos como la esquizofrenia.
           • ACh
             • Se relaciona con dos sistemas moduladores difusos principales
               • Complejo prosencefálico basal
                 • inerva hipocampo y neocorteza
               • Complejo colinérgico pontomesencefalotegmental
                 • inerva tálamno dorsal y partes del prosencéfalo
               • Sus funciones no se conocen con detalle pero tienen implicación en la regulación de la excitación cerebral general durante la vigilia y los ciclos de sueño-vigilia, así como quizas en el aprendizaje y en la formación de la memoria
     • Los sistemas moduladores son de vital importancia en la medicina clínica

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