tema1 fisiología neuronal

7/25/2019 Tema1 Fisiologa Neuronal

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Fisiologa Neuronal

Neurona: Unidad Funcional y estructural del Sistema Nervioso.

Sealizacin Sinptica En su extremo, el axn de los nerviosse ramifca en muchos terminalespequeos que llean a estar encontacto estrecho con las dendritas deotras neuronas. !l contacto entredos neuronas se le llama sinapsis. Elaxn y la dendrita nunca se tocan.Siempre hay un pequeo vac"o llamadohendidura sin#ptica. $uando la seal

el%ctrica llea a un terminal nervioso,hace que el nervio li&ereneurotransmisores. 'osneurotransmisores son aentesqu"micos que via(an una corta distanciahasta las dendritas mas prximas. ! laneurona que li&era el neurotransmisorse le llama neurona presinaptica. ! laneurona receptora de la seal se le

llama neurona postsinaptica. )ependiendo del tipo deneurotransmisor li&erado, las neuronas postsinapticas sonestimuladas *excitadas+ o desestimuladas *inhi&idas+. $ada neuronase comunica con muchas otras al mismo tiempo. uesto que unaneurona puede enviar o no un estimulo, su comportamiento siemprese &asa en el equili&rio de in-uencias que la excitan o la inhi&en enun momento dado. 'as neuronas son capaces de enviar est"mulosvarias veces por seundo.

Clases de sinapsis

'a uncin de la neurona es la comunicacin y la uncin del SN es

enerar un comportamiento, am&os en virtud de las conexiones "nterneuronales. Una neurona e(erce su in-uencia para excitar a otrasneuronas mediante los puntos de unin o sinapsis. $ada uninsin#ptica est# ormada por una parte de una neurona *terminalsin#ptico+ que conduce un impulso a la sinapsis y por otra, de otraneurona *estructura postsin#ptica+ que reci&e el impulso en lasinapsis */arr, 0112+.

El impulso nervioso de&e atravesar un espacio muy pequeo*34nm+, denominado hendidura sin#ptica que separa las estructuraspre y postsin#pticas y puede propaarse en cualquier direccin por la

superfcie de la neurona5 sin em&aro la direccin que toma encondiciones fsiolicas se determina por una polari6acin constante

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http://c/Documents%20and%20Settings/Monica.JCV/Mis%20documentos/Mis%20Presentaciones/FUNDAMENTOS%20BIOMORFOFUNCIONALES%20DE%20LA%20PSICOLOGIA%20II/Tema1%20Fisiolog%C3%ADa%20Neuronal.ppt#-1,1,Diapositiva%201http://c/Documents%20and%20Settings/Monica.JCV/Mis%20documentos/Mis%20Presentaciones/FUNDAMENTOS%20BIOMORFOFUNCIONALES%20DE%20LA%20PSICOLOGIA%20II/Tema1%20Fisiolog%C3%ADa%20Neuronal.ppt#-1,1,Diapositiva%201


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que se hace en la sinapsis, donde la transmisin se eect7a del axnde una neurona a la superfcie de otraneurona *)arnell, 0118+.

'a din#mica estructural y uncional

para que se lleve a ca&o una sinapsisentre dos neuronas esta dada por elmovimiento, descara, recaptacin yreormacin *res"ntesis+ de unneurotransmisor. !lunosneurotransmisores, como los p%ptidos,por e(emplo, son producidos en el soma,empaquetados en las ves"culas quemiran a trav%s del axn mediante-u(o axopl#smico por medio de losmicrot7&ulos hacia el terminal

presin#ptico donde se conocen con el nom&re de ves"culas sin#pticas.'a naturale6a del contenido de la ves"cula sin#ptica var"adependiendo de la rein cere&ral de donde esta proceda. $uando unimpulso llea al terminal sin#ptico esta acompaado por la entradade iones calcio en el citoplasma neuronal. El calcio proviene de los-uidos tisulares que est#n uera de la neurona *espacio extracelular+,estos iones, que han atravesado la mem&rana celular se unen a lamol%cula transportadora. 'os iones calcio impulsan la miracin dealuna de las ves"culas sin#pticas hacia la mem&rana presin#ptica, lamem&rana de cada ves"cula sure un proceso de usin como la

mem&rana presin#ptica, lo cual esta seuido por una expulsin r#pidaexocitosis del neurotransmisor li&re en la hendidura sin#ptica *9eyer,01;+.

El neurotransmisor li&erado en la hendidura sin#ptica interacccionadirectamente con las mol%culas del receptor en la mem&ranapostsin#ptica. 9ediante este tipo de interaccin se a&ren un rann7mero de canales inicos espec"fcos que permiten el -u(o de unacorriente el%ctrica, transportada por iones carados a trav%s de lamem&rana postsin#ptica lo que aecta al estado electroqu"mico de lamem&rana en el #rea inmediata al canal. )e esta orma la

excita&ilidad el%ctrica de esta pequea porcin de mem&rana puedeaumentar o disminuir mediante despolari6acin o hiperpolari6acin dela misma. 'as alteraciones el%ctricas individuales de la mem&ranapostsin#ptica e(ercen un eecto en el potencial de mem&rana de laneurona, que puede llevar a la eneracin del impulso nervioso */arr,0112+.

En alunos casos cuando se li&era el neurotransmisor, este esinactivado eneralmente por hidrlisis, los ramentos que resultandel neurotransmisor se eliminan del sistema o se reciclan porendocitosis, en cuyo caso, los ramentos se reincorporan a unanueva ves"cula ormada en la mem&rana presin#ptica. Este tipo deves"cula se conoce como ves"cula encapsulada y tiene apariencia

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dierente a la ves"cula sin#ptica. 'os ramentos que entran en laneurona por endocitosis son utili6ados para la res"ntesis delneurotransmisor *$ooper, 0112+.

Existen alunos principios enerales para la identifcacin de dos

tipo de sinapsis: excitadoras e inhi&idoras. )atos electrofsiolicos,muestran la distri&ucin de las sinapsis excitadoras a nivel de laporcin superior del #r&ol dendr"tico de las neuronas centrales y delas sinapsis inhi&idoras que ha&itualmente est#n unidas a lossementos iniciales de las dendritas o a los cuerpos celulares*/radord, 01+.

'as sinapsis suelen clasifcarse en dos tipos se7n la transmisindel impulso: sinapsis qu"mica y sinapsis el%ctrica.

Sinapsis elctrica

En este tipo de sinapsis los procesos pre y postsin#ptico soncontinuos *3 nm entre ellos+ de&ido a la unin citoplasm#tica pormol%culas de prote"nas tu&ulares a trav%s de las cuales transitali&remente el aua, pequeos iones y mol%culas por esto el est"muloes capa6 de pasar directamente de una c%lula a la siuiente sinnecesidad de mediacin qu"mica */arr, 0112+.'a sinapsis el%ctrica orece una v"a de &a(a resistencia entreneuronas, y hay un retraso m"nimo en la transmisin sin#ptica porqueno existe un mediador qu"mico. En este tipo de sinapsis no hay

despolari6acin y la direccin de la transmisin est# determinada por

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la -uctuacin de los potenciales de mem&rana de las c%lulas

interconectadas */radord, 01+.

Sinapsis qumica

'a mayor"a de las sinapsis son de tipo qu"mico, en las cuales unasustancia, el neurotransmisor hace de puente entre las dos neuronas,se diunde a trav%s del estrecho espacio y se adhiere a los receptores,que son mol%culas especiales de prote"nas que se encuentran en lamem&rana postsin#ptica */radord, 01+.

'a ener"a requerida para la li&eracin de un neurotransmisor seenera en la mitocondria del terminal presin#ptico. 'a unin deneurotransmisores a receptores de la mem&rana postsin#pticasproduce cam&ios en la permea&ilidad de la mem&rana. 'a naturale6adel neurotransmisor y la mol%cula del receptor determina si el eectoproducido ser# de excitacin o inhi&icin de la neuronapostsinptica */arr, 0112+. Se han descrito varias ormas desinapsis se7n las estructuras implicadas. */radord, 01+.

!xosom#tica: Sinapsis entre un axn y un soma.!xodendr"tica: Sinapsis ocurrida entre un axn y una dendrita.!xoespinodendr"tica: Sinapsis entre un axn y una espina

dendr"tica.!xoaxnica: Sinapsis entre dos axones.)endrodendr"tica: Sinapsis ocurrida entre dos dendritas.Somatosom#tica: Sinapsis entre dos somas.)endrosom#tica: Sinapsis entre un soma y una dendrita.

Existen dos clases de sinapsis qu"mica: la sinapsis asimtrica o tipoI se caracteri6a por la dierencia en densidad de las mem&ranas

presin#ptica y postsin#ptica, siendo m#s ruesa la 7ltima. Estadensidad consiste de un material proteico que puede estar asociado

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al receptor postsin#ptico5 la sinapsis simtrica o tipo II se caracteri6aporque las mem&ranas presin#ptica y postsin#ptica poseen un rosorseme(ante */radord, 01+.

Mecanismos de excitacin e inhibicin sinptica

El l"quido extracelular tiene una ran cantidad de concentracin deiones de sodio en cam&io de la concentracin de iones potasio es&a(a, por otra parte en el citoplasma de la neurona hay una altaconcentracin de iones potasio y una &a(a concentracin de ionessodio. En estado de reposo los iones sodio pueden salir de la c%lula

por diusin mediante los canales de la mem&rana. , para transportar iones atrav%s de la mem&rana contra un radiente de concentracin, as" las

concentraciones de iones en el citoplasma se mantienen medianteasto de ener"a que se producen de manera importante porconsecuencia de la actividad de la &om&a. 'a dierencia que resultade las concentraciones de iones producen en la mem&rana unpotencial de reposo, con el interior de la neurona que alcan6aaproximadamente menos ?4 m@ con respecto al exterior*Aimmermann, 0118+.

)urante la excitacin que se atri&uye a una variedad de est"mulosya sean qu"micos o "sicos, se presenta una reduccin del potencial demem&rana y se dice que dicha mem&rana se despolari6a. 'areduccin del potencial se extiende en direccin lateral en lamem&rana disminuyendo su manitud con la mayor distancia a partir

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del punto de iniciacin. Este cam&io en el rado de potencial, es eltipo 7nico de seali6acin en las dendritas y en el cuerpo de laneurona *)arnell, 0118+.

'a produccin de est"mulos en cantidad e intensidad sufciente

puede reducir el potencial de mem&rana en el semento inicial delaxn hasta 04 a 0; m@. Este es un valor que desencadena laa&ertura de los canales de sodio reulado por el volta(e de lamem&rana del axn, los iones aparecen localmente en la superfcieexterior procedentes de la superfcie interna disminuyendo elradiente y la concentracin y atra"dos por el exceso de caraneativa en el axoplasma. El interior del axn es temporalmente deB24 m@ respecto al exterior. Este cam&io se llama el potencial deaccin. Una ve6 que se ener este potencial se propaa por lamem&rana, en circuitos locales de corriente el%ctrica, que a&ren loscanales cercanos de sodio. El potencial de accin al despla6arseproduce un impulso nervioso *9eyer, 01;+.

Se dice que los est"mulos que despolari6an la mem&rana de laneurona son excitatorios, de&ido a que cantidad sufciente de ellosiniciar#n el potencial de accin. !lunos est"mulos oriinan el eectoopuesto de hiperpolari6acin, en este caso el potencial de mem&ranaexcede la cira del potencial de reposo =?4m@. 'os impulsos quecausan hiperpolari6acin inhi&en la eneracin de potenciales deaccin, de&ido a que se oponen a los eectos de los est"mulosdespolari6antes *Aimmermann, 0118+.

otencial de !ccin

'os potencialesde accin, son seales de&a(a recuencia conducidasen orma muy lenta, estosno pueden saltar de unac%lula a otra, lacomunicacin entreneuronas viene siempre

mediada por transmisoresqu"micos que son li&eradosen las sin#psis.

$uando unpotencial de accin llea alterminal de un axn sonli&erados transmisoresalo(ados en diminutasves"culas, que despu%s sonvertidos en una hendidura

de unos 34 nanmetros de anchura que separa la mem&ranapresin#ptica de la postsin#ptica5 durante el apoeo del potencial de

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accin, penetran iones de calcio en el terminal nervioso, sumovimiento constituye la seal determinante de la exocitosissincroni6ada, esto es la li&eracin coordinada de mol%culasneurotransmisoras.

En cuanto son li&erados, los neurotransmisores se enla6an conreceptores postsin#pticos, instando el cam&io de la permea&ilidadde la mem&rana.

$uando el despla6amiento de cara hace que la mem&rana seaproxime al um&ral de eneracin de potenciales de accin, seproduce un eecto excitador y cuando la mem&rana resultaesta&ili6ada en la vecindad el valor de reposo se produce un eectoinhi&idor.

$ada sinapsis produce slo un pequeo eecto, para determinar laintensidad *recuencia de los potenciales de accin+ de la respuestacada neurona ha de interar continuamente hasta unas 0444seales sin#pticas, que se suman en el soma o cuerpo de la c%lula.

Neurotransmisores

Son sustancias qu"micas sinteti6adas en las neuronas, li&eradas enel medio extracelular en el proceso de la sinapsis.

!ct7an en los receptores espec"fcos de las mem&ranas

Criterios para establecer si una sustancia es un

neurotransmisor "# resencia del neurotransmisor $%ioqumica& !natoma&resencia del neurotransmisor $%ioqumica& !natoma&

'istologa(#'istologa(# "#". El aente qu"mico de&e estar locali6ado en los elementos

presin#pticos y pro&a&lemente distri&uido en todo el cere&ro.0.3. 'a neurona de&e contener los precursores, las en6imasselectivas o un mecanismo de transporte espec"fco para elneurotransmisor.0.8. En la sinapsis de&e existir receptores para el neurotransmisor.

)# *iberacin $Fisiologa(*iberacin $Fisiologa( 'a estimulacin de las aerencias de&e producir li&eracin del

neurotransmisor en cantidades fsiolicas. +# ,dentidad de accin $Fisiologa& Farmacologa(

8.0. 'a aplicacin directa del neurotransmisor a la sinapsis de&eproducir eectos id%nticos a los producidos por estimulacinel%ctrica.

8.3. 'a interaccin del neurotransmisor con su receptor de&einducir cam&ios en la mem&rana que produ6can potencialespostsin#pticos excitatorios o inhi&itorios.

8.8. 'a estimulacin aerente o la aplicacin directa de la sustanciade&e producir eectos seme(antes a los producidos por la aplicacinde aentes armacolicos.

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-# ,nacti.acin $%ioqumica& 'istologa( )e&en existir mecanismos de inactivacin *diusin, en6imas

meta&licas, sistemas de recaptacin+ que haan concluir lainteraccin del neurotransmisor con el receptor.

!minas!cetilcolina.= es li&erada por alunas unionesneuromusculares y neurolandulares en la sinapsis entreciertas c%lulas cere&rales y de la m%dula espinal.Eecto excitatorio: Se produce en el m7sculo esquel%ticoincrementando la impermea&ilidad de la mem&rana de laf&ra muscularEecto Cnhi&itorio: Se produce en el m7sculo cardiacoprovocando el descenso en la recuencia cardiaca.

Sistema de neurotransmisin colin%rica. S"ntesis yalmacenamiento de acetilcolina.

'a acetilcolina esta ormada por dos componentes acetatoy colina, los cuales se unen mediante la accin de alacetilcolina transerasa, esta reaccin tienen luar en sumayor parte en los terminales nerviosos m#s que en otrasreiones neuronales.

En todas las neuronas incluso en alunas c%lulas lialesparece existir un sistema de captacin de $olina de &a(aafnidad. El acetato se deriva de la lucosa por v"a del

piruvato y del comple(o piruvato deshidroenasamitocondrial que enera acetil $o!.

'a acetilcolina transerasa es una prote"na lo&ular, seencuentra en el cere&ro.

'a reulacin de al s"ntesis se de&e al hecho de que la&om&a de colina de alta afnidad resulta inhi&ida por unexceso de acetilcolina y acelerada por &a(os niveles lo quehace que resulte como punto de control..

'i&eracin de !cetilcolina

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/na amplia serie de agentes despolarizantesinducen la liberacin de acetilcolina a partir de unaserie de preparaciones ner.iosas mediantemecanismos que requieren la presencia de calcio# *aliberacin de al acetilcolina .iene seguida por el

comienzo de su sntesis en el te0ido para rellenar losdepsitos#

/na .ez liberada a al hendidura sinptica& laacetilcolina se une durante un tiempo mu1 corto a susreceptores postsinpticos antes de ser degradada porla acetilcolinesterasa !ch2 que esta concentrada en lahendidura#

*a !ch2 es una glucoprotena globular que estapresente en los ner.ios& m3sculos 1 eritrocitos de los.ertebrados 1 es especi4ca para la misma aceticolina#2sta enzima se sintetiza en el cuerpo celular 1 sedistribu1e a tra.s de al neurona mediante 5u0oaxoplasmico#

$!>E$D'!9CN!S:

N67!872N!*,N!.= $onocida tam&i%n como Norepinerina. Seencuentra en el sistema nervioso autnomo, especialmente en lasneuronas del locus coeruleus5 tam&i%n se producen en la m%dulasuprarrenal.

osee eecto excitatorio e inhi&itorio implicado en la activacin y enla viilia5 control de la alimentacin, aprendi6a(e y memoria. Esli&erada por neuronas del sistema nervioso simp#tico en muchosranos como el cora6n, sistema diestivo y pulmones.

86!M,N!.= Es un neurotransmisor importante del enc%alo endonde sus eectos son principales inhi&itorio. 'a deeneracin de

dopamina produce la enermedad de arinson, y por tem&lores nocontrolados.

$uando un impulso nervioso causa que las ves"culas se vac"en

los receptores para dopamina en la mem&rana de la c%lulareceptora son in-uenciados de tal manera que el mensa(e esllevado al interior de la c%lula.

En el tratamiento de la enermedad de arinson la '=dopa se dacomo droa y es convertida en dopamina en el cere&ro. Esto

compensa la alta de dopamina del paciente

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'as neuronas de la parte compacta de la sustancia nera sonorien de una v"a dopamin%rica que act7a so&re el n7cleo caudado yputamen.

'as neuronas del n7cleo caudado y putamen que proyectan allo&o p#lido interno y parte reticular de la sustancia nera tienenreceptores para la dopamina de tipo )0, que son activadores, por loque la dopamina activa la v"a directa estimuladora de losmovimientos.

'as neuronas del n7cleo caudado y putamen que proyectan allo&o p#lido externo tiene receptores para la dopamina de tipo )3,que son inhi&idores, por lo que la dopamina inhi&e a la v"a indirectainhi&idora del movimiento.

La dopamina por tanto, estimula el movimiento por las dos vas,porque estimula la va estimuladora e inhibe a la va inhibidora

!872N!*,N! Neurotransmisor catecolamin%rico sinteti6ado a partir de lanoradrenalina, reci&e el nom&re de epinerina. Es una hormonaproducida por la hormona adrenal, que es el n7cleo central de lasl#ndulas suprarrenales, locali6adas so&re los riones. >am&i%n act7a

como sustancia transmisora en el cere&ro, pero su importancia essecundaria comparada con la noradrenalina.M2*!96N,N!

Se encuentra locali6ada en el sistema nervioso central,especialmente en la l#ndula pineal5 tiene eectos inhi&itorios so&relos ciclos y estados reproductores.

:!%! Se sinteti6a a partir del #cido lut#mico por la accin de una

en6ima que le hace perder un rupo car&oxilo..

!C,86 :*/9;M,C6 6 :*/9!M!96 Es la principal sustancia excitatoria del enc%alo y de la m%dula

espinal. Se produce a&undantemente en los procesos meta&licosde la c%lula. No hay ninuna manera efca6 de impedir su s"ntesissin interrumpir otras actividades de la c%lula.

'os investiadores han descu&ierto cuatro tipos de receptores. >resde ellos son ionotrpicos, y reci&en el nom&re de los liandosartifciales que los estimulan: eceptor N9)!, receptor !9! y

receptor Gainato. El otro receptor es el meta&otrpico alunos deellos act7an como autor receptores presin#pticos.

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$uando se a&re, el canal inico controlado por el receptor N9)!permite que entre en la c%lula tanto iones de sodio como calcio. Elin-u(o de am&os tipos de iones causa una despolari6acin. Este ionact7a como seundo mensa(ero, uni%ndose con y activando

dierentes en6imas del interior de la c%lula.

:*,C,N!Neurotransmisor inhi&itorio de la m%dula espinal y de las

porciones &a(as del enc%alo.El receptor de licina es ionotrpico, y controla un canal de

cloro. !s", cuando se activa, produce potenciales inhi&itoriospostsin#pticos.

'a estricnina, un alcaloide que se encuentra en un #r&ol de laCndia, act7a como antaonista de la misma. 'a estricnina es muytxica e incluso dosis relativamente &a(as causan convulsiones ymuerte.

'os p%ptidos consisten en dos o m#s amino#cidos, unidos porun enlace pept"dico. 'os p%ptidos son li&erados desde cualquier luarde &otones terminales, y no 7nicamente desde la 6ona activa, estosinifca que una parte de mol%culas se li&eran al espacio sin#ptico.

*as neuronas pueden liberar .arios tipos de pptidos2xitatorios,>,nhibidores

!minas0. !minas

cuaternarias !cetilcolina $!Ch+

'as sinapsisneuromusculares y losanlios autnomostienen receptores

colin%ricos nicot"nico5ampliamente

2, en las sinapsisneuromusculares y enla mayor"a de lassinapsis centrales.

, en el cora6n y enalunas otras uniones

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distri&uidos en el SN$,donde la mayor"a delos receptores sonmuscar"nicos.

autnomas.

3. 9onoaminas$atecolaminas

Noradrenalina

8opamina$8!(

!drenalina

SNC especialmenteen las neuronas dellocus coerulcus5tam&i%n una hormonade la m%dula espinal.

SN$ especialmente enlas neuronas de lasustancia nera

Similar a la N! perodistri&uida menosextensamente en elSN$

2 e ,5 implicado en laactivacin y en laviilia5 control dealimentacin5aprendi6a(e ymemoria.

,: en los circuitosinvolucrados en lcontrol del movimientovoluntario

Similar a la N!, peroestudiada menos aondo en el SN$.

8. CndolaminasSerotonina

*;=hidroxitriptamina,;I>+

Melatonina

SN$

SN$, especialmenteen la l#ndula pineal.

2 e ,: circuitosimplicados en losmecanismos del sueoy de la activacinemocional..

,: eectos so&re losciclos y estadosreproductores

!mino#cidos ;cido gamma?

aminobutrico$:!%!(

;cido :lutmico

:licina

'istamina

!mpliamentedistri&uido por el SN$

!mpliamentedistri&uido por el SN$

SN$, especialmenteen la m%dula espinal

,: el principaltransmisor inhi&itorio

2: qui6# el principaltransmisor excitatorio.

,: la estricnina produceconvulsiones por sucompetencia con lalicina el los

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!mpliamentedistri&uido en el SN$

receptores modulares.

Funciones neuralestodav"a &a(o

investiacin. >am&i%nact7a de orma noneural en lasreacciones al%ricas yen las reaccionesal%ricas y en lassecreciones #stricas.

Neurop%ptidos%ptidos opiaceosJ Encealinas

@MetAence=alinas @*euAence=alinas

Endorfnas %eta?endor4na

)imorfnas 8imor4na !

Iormonas pept"dicasJJ

Basopresina

!mpliamentedistri&uidas en el SN,especialmente en eldienc%alo y el troncoence#lico

'&ulo intermedio dela hipfsis5hipot#lamo.

Iipocampo y m%dulaespinal.

Iipot#lamo

Fundamentalmente ,,por e(emplo, en loscircuitos del dolor,pero 2 en elhipocampo.

Fundamentalmente ,,pero 2 en elhipocampo.

=

C: puede modular laormacin de lamemoria5 puedeinteraccionar con otros

transmisores.J 'a mayor"a de los p%ptidos opi#ceos derivan de mol%culasemparentadas: proencealina, pro=opiomelanocortina yprodinorfna.

JJ Dtras hormonas pept"dicas neuroactivas son la oxitocina , lacolecistoquinina *$$G+, la sustancia , la aniotensina CC, lasomatostamina, hormonas li&eradoras hipotal#micas y muchasm#s.

Sistema de neurotransmicin colinrgica# Sntesis 1almacenamiento de acetilcolina#

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'a acetilcolina esta ormada por dos componentes acetato y colina,los cuales se unen mediante la accin de al acetilcolina transerasa,esta reaccin tienen luar en su mayor parte en los terminalesnerviosos m#s que en otras reiones neuronales.

'a en6ima acetiltranserasa $h!> al parecer es sinteti6ada en elcuerpo de a la neurona y es transportada mediante -u(o axoplasmicohasta los terminales, donde se activa.

'a colina es sinteti6ada, en primer luar en el h"ado y estransportada a otros ranos por v"a sanu"nea. 'a colina li&re secapta espec"fcamente en los terminales nerviosos colin%ricosmediante una &om&a de alta afnidad, dependiente de Na.

'a colina esta presente en el espacio extracelular como resultadode la hidrlisis externa de la acetilcolina previamente li&erada.

En todos las neuronas incluso en alunas c%lulas liales parece existirun sistema de captacin de $olina de &a(a afnidad.

El acetato se deriva de la lucosa por v"a del piruvato y delcomple(o piruvato deshidroenasa mitocondrial que enera acetil$o!.

'a acetilcolina transerasa es una prote"na lo&ular, se encuentra enel cere&ro.'a reulacin de al s"ntesis se de&e al hecho de que la &om&a de

colina de alta afnidad resulta inhi&ida por un exceso de acetilcolina yacelerada por &a(os niveles lo que hace que resulte como punto decontrol..

'i&eracin de !cetilcolina

Una amplia serie de aentes despolari6antes inducen la li&eracinde acetilcolina a partir de una serie de preparaciones nerviosasmediante mecanismos que requieren la presencia de calcio. 'ali&eracin de al acetilcolina viene seuida por el comien6o de sus"ntesis en el te(ido para rellenar los depsitos.

,nacti.acin de la !cetilcolina

Una ve6 li&erada a al hendidura sin#ptica, la acetilcolina se unedurante un tiempo muy corto a sus receptores postsin#pticos antesde ser deradada por la acetilcolinesterasa !chE que estaconcentrada en la hendidura.

'a !chE es una lucoprote"na lo&ular que esta presente en losnervios, m7sculos y eritrocitos de los verte&rados y es especifca parala misma aceticolina. Esta en6ima se sinteti6a en el cuerpo celular yse distri&uye a trav%s de al neurona mediante -u(o axoplasmico.

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7eceptores postsinpticos

NicotinicosSe caracteri6an por una respuesta r#pida, act7a mediante

despolari6acin directa de al mem&rana postsin#ptica, a la activar

canales de sodio. Es un receptor ionotropico5 las sinapsis nicotinicascolin%ricas act7an en las uniones neuromusculares en ciertosanlios y en luares centrales del sistema nerviosos central.

MuscarinicosSon m#s lentos en su respuesta y parecen actuar a trav%s de K9

c"clico como seundo mensa(ero, por lo que se denomina un receptormeta&otrpico.'as sin#psis muscarinicas se hallan en el m7sculo liso, m7sculocardiaco, anlios y muchas otras reiones del sistema nerviososcentral, los receptores muscarinicos superan a los nicotinicos enn7mero, en un actor de 04 a 044.

rimera etapa< regulacin de la sntesis del neurotransmisor#

Un &otn terminal en equili&rio mantiene una polari6acin de sumem&rana y una reulacin de su capacidad de s"ntesis delneurotransmisor o de las prote"nas asociadas a la consolidacin de lasves"culas sin#pticas, de acuerdo con las exiencias uncionales de la

neurona y de su propio control meta&lico so&re la disponi&ilidad deneurotransmisor.

!sumiendo esta condicin, la conduccin de un impulso nervioso, querompe el esuer6o fsiolico para el mantenimiento de lapolari6acin, produce una sinifcativa movili6acin de las ves"culassin#pticas que almacenan neurotransmisores, los cuales llean aunirse a la propia mem&rana plasm#tica5 y la entrada de $aBB, comoconsecuencia de la despolari6acin, que a&re los canales de $aBB,rompe la anastomosis ves"cula=mem&rana y li&era al espaciosin#ptico el neurotransmisor. El aumento de la superfcie de

mem&rana que supone la ruptura de las ves"culas sin#pticas, esposteriormente restaurado por la pinocitosis interna, es decir, eldesprendimiento interno de estas mem&ranas que van a ser, desdelueo, precursoras para la ormacin de nuevas ves"culas sin#pticas.!simismo, el $aBBque ha intervenido en el proceso es transportadoextracelularmente por las prote"nas transportadoras de $aBBsimilaresa la &om&a de sodio=potasio, con lo que se vuelve al equili&rio en laneurona presin#ptica.

Segunda etapa< liberacin del neurotransmisor#

Una ve6 que el neurotransmisor ha sido li&erado al espacio sin#ptico,se diunde por el mismo y puede seuir las siuientes rutas:

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Fiura ?: ecaptacin de neurotransmisores. >omado de Sieel, K. L*ed.+: M/asic NeurochemistryM

Fi(acin en los luares espec"fcos de mem&rana tanto presin#pticacomo postsin#ptica, que son los receptores.

)ispersin en el espacio sin#ptico y actuacin uera de la sinapsis

como un neuromodulador. ecaptacin presin#ptica del neurotransmisor.

$ata&oli6acin en6im#tica del neurotransmisor y por tantoderadacin de la estructura.

9ercera etapa< acti.acin de receptores#

7eceptores postsinpticos

'as estructuras de unin del neurotransmisor en la mem&ranapostsin#ptica son prote"nas espec"fcas de mem&rana que constituyenlos receptores postsin#pticos y que son la clave del reconocimiento dela li&eracin de neurotransmisores presin#pticos. Es decir, losreceptores postsin#pticos son la estructura sica para interpretar lacomunicacin interneuronal, constituyen, por tanto, aut%nticasestructuras de dierenciacin neuronal a la ve6 que son un claroexponente de la diversidad espec"fca.

'a afnidad del neurotransmisor como liando por el receptorpostsin#ptico es una caracter"stica inherente a la dierenciacin yespeciali6acin de las propias neuronas, hasta tal punto que unneurotransmisor determinado no produce eectos, por muy constante

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e intensa que sea su li&eracin, si la mem&rana postsin#ptica nocontiene en su dierenciacin los receptores espec"fcos para eseneurotransmisor concreto.

Una ve6 que el receptor potsin#ptico y neurotransmisor se unen,

aparece inmediatamente una consecuencia en la mem&ranapostsin#ptica. Cnduda&lemente, hay una alteracin constitucional quepuede ser sufciente para modifcar los canales inicos de polari6acinde esa mem&rana, enerando r#pidamente una despolari6acin o unahiperpolari6acin, lo que conllevar"a un aumento de la activacin oinhi&icin, respectivamente, de la mem&rana postsin#ptica.

Normalmente, la activacin de los receptores postsin#pticos por unneurotransmisor e(erce su eecto, es decir, es interpretadapostsin#pticamente, mediante la utili6acin de un neuromediador ode un seundo mensa(ero. En el primer caso, lo que ocurre es que laaccin neurotransmisor=receptor es indirecta y necesita de unaprote"na de mem&rana mediadora ante la modifcacin de supermea&ilidad inica, o lo que es lo mismo, hacia la alteracin de supolari6acin. En el seundo caso, &ien por la neuromediacin, &ienpor el comple(o espec"fco neurotransmisor=receptor, se activa unsistema en6im#tico de mem&rana, normalmente la adenilato=ciclasa,cuya actuacin inmediata se reali6a so&re el adenos"n triosato *!>+que se transorma en adenos"n monoosato c"clico *!9c+. El !9cno slo activa la apertura de los canales inicos sino que tam&i%nconduce la inormacin de la actividad de mem&rana de la que

procede, hacia las estructuras som#ticas y nucleares de la neurona,por lo que las consecuencias de una comunicacin interneuronalpueden perectamente trascender a mecanismos &ioqu"micos queimpliquen cam&ios estructurales yo uncionales a partir de lautili6acin del seundo mensa(ero.

!l iual que ocurr"a en la seunda etapa, es decir, la dependencia del$aBB en la li&eracin del neurotransmisor, todav"a aqu" nosencontramos con una incuestiona&le dependencia del $aBB que estanto m#s acusada cuanto mayor es la repercusin meta&lica del!9c.

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Fiura : 'i&eracin y meta&olismo de purinas. >omado de Sieel, K.L.5 *ed.+: M/asic NeurochemistryM

$omo resultado fnal de esta etapa, lo que ocurre localmente es unamovili6acin de los canales inicos que aectan al NaB, GB, $l=y $aBB.

$omo sa&emos, la polari6acin de la mem&rana esta&leceparticularmente unas concentraciones de NaB extracelular y de GB

intracelular. Si se a&re el canal de NaB, aparece una 7nica entradaque enera autom#ticamente una despolari6acin, es decir crea unpotencial postsin#ptico excitador. Si lo que se activa es el canal de GB,se esta&lece una acumulacin excesiva de GB intracelular cuyaconsecuencia es la contraria, es decir, una hiperpolari6acin de lamem&rana y por tanto un potencial postsin#ptico inhi&idor. 'a accinso&re el canal de $l= tiene eecto cuando la mem&rana est#lieramente despolari6ada, en cuyo caso la apertura de este canal seopone a la aparicin de un potencial postsin#ptico excitador. $uando

la mem&rana est# polari6ada, cuyo resultado fnal es una claraelectroneatividad intracelular, la apertura de un canal de $l=no tienemayor repercusin al reafrmar la electroneatividad, y adem#s esr#pidamente reequili&rada por diusin.

or su parte los iones $aBB situados extracelularmente act7an iualque los iones NaB5 es decir, despolari6an la mem&rana y producenpotenciales postsin#pticos excitatorios, adem#s de ser un potenteactivador en6im#tico.

7eceptores presinpticos o autorreceptores

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Es tam&i%n enormemente transcendente la activacin de losreceptores espec"fcos de mem&rana, situados en la neuronapresin#ptica, que responden a la li&eracin del neurotransmisor con lamisma efcacia y afnidad que los receptores postsin#pticos. !hora&ien, el resultado de este mecanismo es un servomecanismo, es

decir, la autorreulacin de la li&eracin del neurotransmisor con elfn de que la comunicacin neuronal sea efca6, a(ustada y est%adecuada a los niveles de excita&ilidad que han provocado lospotenciales de accin en los &otones terminales. Estos receptores, adierencia de los postsin#pticos, no controlan canales inicos. Sinem&aro, s" que reulan la movili6acin de las ves"culas, intervienenesencialmente en la disponi&ilidad del neurotransmisor y, por tanto,en su s"ntesis y en su li&eracin. Normalmente, su control es porretroalimentacin y su activacin avorece los mecanismos deinhi&icin presin#ptica que, licamente, se asientan en eluncionamiento de los seundos mensa(eros.

Cuarta etapa< inacti.acin del neurotransmisor

Una ve6 cumplido el o&(etivo sin#ptico, es decir la comunicacin a laneurona postsin#ptica, se produce la inactivacin delneurotransmisor. El mecanismo de inactivacin m#s importante es larecaptacin presin#ptica, que se produce no por la utili6acin dereceptores espec"fcos para su f(acin, sino por aut%nticostransportadores de mem&rana que vuelven a incorporarlos al espaciopresin#ptico. Estos transportadores de mem&rana act7an &ien so&re

el neurotransmisor "nteramente li&erado y reconocido por susreceptores o &ien so&re meta&olitos intermediarios ruto de la accincata&lica de sistemas en6im#ticos postsin#pticos. Cnduda&lemente,la recaptacin o la deradacin cata&lica del neurotransmisortermina con la activacin de los receptores de mem&rana y desdelueo termina con la actividad de los neurotransmisores.

uinta etapa< di=usin del neurotransmisor#

'a ultima etapa que podemos defnir en la sinapsis es la diusin delneurotransmisor. Esto nos permite incluir el concepto de

neuromodulador, que produce sus eectos a randes distancias delluar de secrecin, y que aecta a rupos neuronales y otras #reas deintervencin. Este concepto es undamental en la secrecin deneurop%ptidos m#s que de neurotransmisores cl#sicos, y aunque lospropios neurop%ptidos de secrecin sin#ptica pueden actuar comoaut%nticos neurotransmisores, la propia estructura de la mol%culaavorece su diusin y ale(amiento de su actuacin local, por lo quepueden ser considerados como neuromoduladores.

'a naturale6a de la materia transmisora no es en realidad quiendefne el eecto postsin#ptico de la neurotransmisin, sino que es lanaturale6a de los canales inicos controlados por los receptores demem&rana postsin#pticos la que defne el eecto excitatorio o

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inhi&itorio5 de ah" que podamos encontrarnos con eectos claramenteinhi&itorios de un determinado neurotransmisor que en sueneralidad es excitatorio.

En estado &asal, los canales inicos dependientes de N9)!

permanecen cerrados y &loqueados por una mol%cula de manesio ypara ser activados de&e ocurrir una secuencia de enmenos que seinicia con la despolari6acin neuronal dependiente de otrosreceptores. El cam&io del potencial el%ctrico de la mem&rana haceque el manesio sea despla6ado del sitio activo y as", las mol%culasde lutamato procedentes de la terminal presin#ptica estimulan alreceptor y se a&ren los canales que permiten el inreso de calcio ysodio *4gura D+.

Figura D# !cti.acin de los canales inicosdependientes del receptor NM8! paraglutamato& que inicia la secuencia de e.entosgracias a los cuales es posible la modi4cacinestructural de la terminal postsinptica#

o >eor"as neurotransmisoras.

'as m#s aceptadas que se &asan en la in.olucin espec4ca deciertas neuronas colinrgicas $teora colinrgica(&aminrgicas& aminoacidrgicas 1 peptidrgicas.

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Fi: MSistemas neurotransmisores reuladores de la uncin cortical.

'eyenda: !6ul, sistemas colonericos5 o(o, sistemas nor.adrenericos5 @erde, Sistemas dopaminericos.M

)esde 01;4, varios tra&a(os sealaron la existencia de unainvolucin del sistema colin%rico en las alteraciones conoscitivas, ytam&i%n, en los estudios anatomopatolicos, se puso de manifestouna involucin de los n7cleos colin%ricos del cere&ro &asal anterioren los cere&ros de enermos de E!. 'a carencia de reulacincolin%rica de las neuronas corticales parece ser la causa de lademencia. !unque en aos posteriores se puso en duda esta teor"a en&ase a que tam&i%n otros sistemas neurotransmisores del cere&ro&asal anterior que transmiten mediante dopamina, adrenalina, nor=adrenalina, serotonina o p%ptidos, eran defcitarios en la E!, est#totalmente aceptado que existe una involucin selectiva de estasneuronas colin%ricas. 'as m#s recientes teor"as MneurotransmisorasMvan a &uscar las lesiones primarias de la E! en la toxicidadoriginada por la hiperacti.idad de las neuronas corticales queemplean aminocidos excitadores $por e0emplo& el glutamato(como neurotransmisores. Esta neurotoxicidad aectar"a tanto a

neuronas corticales como a las neuronas &asalocorticales, lo cual, asu ve6, provocar"a una desreulacin moduladora *especialmentecolin%rica+ en las neuronas corticales. El exceso de excitacinprovocar"a cam&ios txicos en Mmensa(eros intracelularesM,especialmente el calcio, el xido n"trico y los derivados del #cidoaraquidnico, los que conducir"a a una disuncin y a una muerteneuronal.

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Figura "#

@"as nerviosas de la dopamina. !rvid $arlsson demostr que ha&"aniveles particularmente altos del transmisor qu"mico dopamina en

los llamados anlios &asales del cere&ro, que son de principalimportancia para el control de nuestros movimientos musculares.En la enermedad de arinson estas neuronas productoras dedopamina cuyas f&ras proyectan a los anlios &asales mueren.Esto causa s"ntomas tales como tem&lor, riide6 muscular y unacapacidad reducida de moverse.

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Figura )#Un mensa(e de una neurona a otra es transmitido con la ayuda dedierentes transmisores qu"micos. Esto ocurre en puntos de contactoespec"fcos, las sinapsis, entre c%lulas nerviosas. El transmisorqu"mico dopamina se orma a partir de los precursores tirosina y '=dopa y es almacenada en ves"culas de las terminales nerviosas.$uando un impulso nervioso causa que las ves"culas se vac"en los

receptores para dopamina en la mem&rana de la c%lula receptora sonin-uenciados de tal manera que el mensa(e es llevado al interior de lac%lula. En el tratamiento de la enermedad de arinson la '=dopa seda como droa y es convertida en dopamina en el cere&ro. Estocompensa la alta de dopamina del paciente.

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!/* :722N:!78

9ransmisin sinptica lenta#

Iacia el fnal de los OP4s se conoc"a que la dopamina, la noradrenalina

y la serotonina eran transmisores del sistema nervioso central peroalta&a el conocimiento de sus mecanismos de accin. aul Kreenardreci&e el remio No&el por sus descu&rimientos de como ellos e(ercensus eectos en la sinapsis.

'os transmisores tales como la dopamina, la noradrenalina, laserotonina y ciertos neurop%ptidos transmiten sus seales por mediode lo que se conoce como transmisin sin#ptica lenta. El cam&ioresultante en la uncin de la neurona puede durar desde seundoshasta horas. Este tipo de transmisin de seales es responsa&le de unn7mero de unciones sicas en el sistema nervioso y es deimportancia, por e(emplo, del estado de alerta y del humor. 'atransmisin sin#ptica lenta puede controlar tam&i%n la transmisinsin#ptica r#pida la cual, a su ve6 permite, por e(emplo, el ha&la, losmovimientos y la percepcin sensorial.

*a =os=orilacin de protenas cambia el =uncionamiento de lasclulas ner.iosas#aul Kreenard demostr que la transmisin sin#ptica lenta involucrauna reaccin qu"mica llamada osorilacin de prote"nas. Esto sinifcaque rupos osato se acoplan a una prote"na de manera tal que la

orma y uncin de una prote"na es alterada. aul Kreenarddemostr que cuando la dopamina estimula un receptor en lamem&rana de la c%lula %sto causa una elevacin de un seundomensa(ero, el !9 c"clico, dentro de la c%lula. Esto activa una en6ima,la rotein Ginasa !, la cual es capa6 de arear mol%culas de osato aotras prote"nas en la neurona.la osorilacin proteica aecta a una serie de prote"nas con dierentesunciones en la neurona. Un rupo importante de estas prote"nasorman canales inicos en la mem&rana de la c%lula. Ellos controlas laexcita&ilidad de la neurona y hacen posi&le que las neuronas env"enimpulsos el%ctricos a lo laro de sus axones y terminales. $ada

neurona tiene dierentes canales inicos, lo que determina la reaccinde la c%lula. $uando un tipo particular de canales es osorilado launcin de la neurona puede ser alterada, por e(emplo, un cam&io ensu excita&ilidad.

8!7?+) ? una protena reguladora central#

aul Kreenard demostr posteriormente que ocurren reacciones a7nm#s complicadas en alunas neuronas. 'os eectos de lostransmisores son disparados por una cascada de osorilaciones ydesosorilaciones *esto es, las mol%culas de osato son areadas oremovidas de las prote"nas+. 'a dopamina y varios otros transmisorespueden in-uenciar a una prote"na reuladora, la )!=83, la cual

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cam&ia indirectamente la uncin de un ran n7mero de prote"nas. 'aprote"na )!=83 es como un director de orquesta diriiendo unaserie de otras mol%culas. $uando la )!=83 es activada aecta avarios canales inicos alterando la uncin de alunas sinapsisr#pidas.

'os descu&rimientos de aul Kreenard concernientes a laosorilacin de prote"nas ha aumentado nuestro conocimiento delmecanismo de accin de varias droas que aectan espec"fcamentela osorilacin de prote"nas en dierentes neuronas.

Figura +#aul Kreenard ha demostrado como la dopamina y otros variostransmisores e(ercen sus eectos en la neurona. $uando losreceptores en una mem&rana celular son in-uenciados por untransmisor qu"mico, los niveles de, por e(emplo, el seundo mensa(ero

!9c son elevados. Esto activa a las llamadas protein inasas, las quecausan que ciertas prote"nas clave se osorilen, es decir que

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mol%culas de osato se les arean. Esta osorilacin de prote"nasproduce cam&ios en un n7mero de prote"nas con dierentes uncionesen la c%lula. $uando las prote"nas de los canales inicos de lamem&rana celular son in-uenciados, cam&ia la excita&ilidad de laneurona y su capacidad de enviar impulsos a lo laro de sus ramas

BE! 86!M,N7:,C!'as neuronas de la parte compacta de la sustancia nera son

orien de una v"a dopamin%rica que act7a so&re el caudado yputamen.

'as neuronas del caudado y putamen que proyectan al lo&op#lido interno y parte reticular de la sustancia nera tienenreceptores para la dopamina de tipo )0, que son activadores, por loque la dopamina activa la v"a directa estimuladora de losmovimientos.

'as neuronas del caudado y putamen que proyectan al lo&op#lido externo tienen receptores para la dopamina de tipo )3, que soninhi&idores, por lo que la dopamina inhi&e a la v"a indirecta inhi&idoradel movimiento.

'a dopamina por tanto, estimula el movimiento por las dos v"as,porque estimula la v"a estimuladora e inhi&e a la v"a inhi&idora.

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2NF27M28!8 82 !7G,NS6N

'a enermedad de arinson se produce a causa de ladeeneracin de la parte compacta de la sustancia nera, con lo quedisminuye la li&eracin de dopamina en los anlios &asales. 'a alta

de dopamina hace que disminuyan los movimientos voluntariosEl principal s"ntoma de la enermedad de arinson es ladisminucin de los movimientos voluntarios *acinesia o hipocinesia+,por hipoactividad de la v"a directa e hiperactividad de la v"a indirecta.

El tem&lor en la enermedad de arinson se acent7a en elreposo y disminuye al reali6ar un movimiento, lo que le distinue deltem&lor intencional de las lesiones del cere&elo, que aumenta con losmovimientos voluntarios. 'a causa del tem&lor no se conoce &i%n,pero pro&a&lemente se de&e a la aparicin de circuitos oscilantes enel t#lamo.

'a riide6 de la enermedad de #rinson es un tipo especial dehiperton"a. 'a riide6 se caracteri6a porque al mover pasivamenteuna articulacin produce una resistencia que es continua durantetodo el movimiento, y produce una sensacin como do&lar un tu&o deplomo. Se dierencia de la hiperton"a de las lesiones de la v"apiramidal o espasticidad en que en este caso la resistencia al moveruna articulacin aumenta primero y disminuye al fnal delmovimiento.

Se trata administrando levodopa, que es el precursormeta&lico de la dopamina. 'a levodopa es captada por las neuronasy transormada a dopamina. En el caudado y putamen tam&i%n

existen interneuronas locales colin%ricas, y la acetilcolina hace eleecto contrario de la dopamina. or ese motivo tam&i%n se utili6anantaonistas de la acetilcolina para reor6ar el tratamiento conlevodopa.

normal

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parHinson

$ircuitos dopamin%ricos en el sistema nervioso central