Comunicación Entre Neuronas

Las neuronas se comunican a través de una señal eléctrica que fluye desde los receptores neuronales, habitualmente las dendritas y el soma, hasta el terminal presináptico, el cual establece un punto de comunicación con la neurona siguiente. El impulso nervioso se propaga de una neurona a otra, a través de sitios específicos de comunicación conocidos como sinapsis. La neurona que conduce el impulso nervioso se llama neurona presináptica y la que se encuentra a continuación de la sinapsis neurona postsináptica.

Tipos de Sinapsis

Según la región de contacto:

1. Sinapsis axosomática.
2. Sinapsis axodendrítica.
3. Sinapsis axoaxónica.

Según la forma de propagación del impulso nervioso:

1. Sinapsis eléctrica: El impulso nervioso fluye directamente desde la neurona presináptica hasta la postsináptica, a través de canales proteicos de unión íntima o conexones. La despolarización de la neurona presináptica provoca la apertura de los canales iónicos de la membrana de la neurona postsináptica, generando un potencial de acción. La transmisión rápida del impulso nervioso permite respuestas inmediatas, transmitiendo una despolarización tanto desde la neurona presináptica a la postsináptica, como en sentido contrario.
2. Sinapsis química: Tiene un mecanismo más complejo. Hay un espacio de separación entre la neurona presináptica y la postsináptica:
   1. El impulso nervioso de la neurona alcanza el terminal presináptico (o botón sináptico) y la onda de despolarización provoca una apertura de canales de Ca²⁺.
   2. Los iones Ca²⁺ pasan al interior de la zona terminal, desencadenando una exocitosis de las vesículas sinápticas que contienen sustancias químicas, llamadas neurotransmisores.
   3. Los neurotransmisores son liberados al espacio sináptico (difunden a través de la hendidura sináptica, y se unen con receptores de la célula postsináptica).
   4. En la membrana postsináptica existen moléculas proteicas que actúan como receptores específicos para determinados neurotransmisores. La unión neurotransmisor-receptor produce la apertura de canales iónicos en la membrana postsináptica, lo cual genera potenciales postsinápticos que pueden tener un efecto excitador o inhibidor. La unión neurotransmisor-receptor produce la respuesta en la célula postsináptica.

Tipos de Potenciales Postsinápticos

El efecto excitador o inhibidor de la neurona postsináptica depende de las propiedades químicas del receptor.

1. Inhibidor: Es generado por una hiperpolarización en la membrana postsináptica, es decir, se hace más negativo el interior de la neurona que cuando está en reposo, por lo que es más difícil un impulso nervioso. Esto se debe a la apertura de canales de Cl^–, el cual entra a la neurona postsináptica haciendo más negativo su interior. También puede ser debido a la apertura de canales de fuga de K⁺. De todas maneras, este cambio de permeabilidad es de corta duración y las condiciones de reposo se restauran nuevamente.
2. Excitador: Se produce por una despolarización parcial transitoria en un área pequeña de la membrana postsináptica. Un solo potencial excitador generalmente no inicia un impulso nervioso. Sin embargo, las despolarizaciones producidas por cada botón sináptico tienen un efecto sumatorio, con lo cual se puede despolarizar el total de la membrana postsináptica, generando un impulso nervioso. Suele suceder por la entrada de Na⁺ y la salida de K⁺.

La respuesta rápida o lenta en las células postsinápticas depende del tipo de receptor del neurotransmisor: acoplado a proteínas G o canal iónico operado por ligando.

Neurotransmisores

Los neurotransmisores son mensajeros químicos que se unen a receptores específicos, transfiriendo la información y continuando su propagación. Existen más de 90.

Criterios para llamarse neurotransmisor:

1. Ser sintetizado en una neurona.
2. Estar presente en el pie presináptico y ser liberado en cantidades suficientes para ejercer una acción sobre la neurona postsináptica u órgano efector.
3. Existen agonistas o antagonistas que simulan o bloquean su acción.
4. Existen mecanismos de degradación o captación alrededor de la hendidura sináptica.
5. Se liberan por la entrada de Ca²⁺ en la neurona.

Inactivación de Neurotransmisores:

1. Los neurotransmisores pueden ser devueltos a los botones terminales de los axones para reutilizarse, o ser transportados a las células gliales.
2. Hay enzimas que los inactivan.
3. Los neurotransmisores se difunden fuera de la hendidura sináptica.

Neurotransmisores del SNC:

1. Dopamina: Químicamente similar a la noradrenalina y a la L-Dopa (droga usada en el tratamiento de la enfermedad de Parkinson). Afecta al movimiento muscular, al crecimiento, a la recuperación de los tejidos y al funcionamiento del sistema inmunológico, además de estimular la liberación de hormona del crecimiento. Tiene un papel importante en diferentes funciones:
   • Regula los movimientos.
   • Regula funciones relacionadas con el córtex prefrontal como la cognición, el comportamiento, el pensamiento abstracto y aspectos emocionales (relacionados con el estrés).
   • Niveles bajos: Causan depresión y Parkinson.
   • Niveles altos: Se asocian a cuadros de Esquizofrenia.
2. Serotonina: Neurotransmisor encontrado en altas concentraciones en plaquetas, en el tracto gastrointestinal y en ciertas regiones del cerebro. Tiene una función en la contracción cardíaca y en el desencadenamiento del sueño, además de ejercer funciones antidepresivas (los antidepresivos tricíclicos actúan aumentando los niveles cerebrales de serotonina). Se sintetiza a partir de L-Triptófano y constituye el precursor de la hormona pineal, la melatonina, que es un regulador del reloj biológico.
3. Glutamato: Es el principal neurotransmisor excitatorio del SNC y existe en altas concentraciones en todo él. También actúa como neuromodulador. Representa la principal vía de biosíntesis del ácido gamma-aminobutírico (GABA).
   • Mecanismo de recepción: El neurotransmisor pasa a la hendidura sináptica y tiene dos receptores diferentes en la misma célula postsináptica.
     1. El AMPA (derivado del propiónico) es un canal, que se abre cuando se une al receptor y produce la despolarización.
     2. El NMDA es un canal de Ca²⁺ que presenta en su parte central un ion Mg²⁺ que lo bloquea. Este Mg²⁺ se quita durante la despolarización.

   Cuando el Glutamato llega al AMPA lo abre y entra el Na⁺. El Na⁺ produce una despolarización que quita el Mg²⁺ del NMDA. Entonces entra el Ca²⁺ (que actúa como segundo mensajero) y vuelve a la célula más sensible al Glutamato. También estimula la fabricación y liberación de una sustancia capaz de aumentar la liberación de más Glutamato. Este Glutamato estimula la presencia de más receptores en la neurona postsináptica.

   • El Glutamato está involucrado en varios procesos fisiológicos y fisiopatológicos:
     1. Fisiológicamente lo necesitamos para la transmisión sináptica neuronal, el aprendizaje y la memoria y el desarrollo de la plasticidad.
     2. En neuropatología aguda, como epileptogénesis (funciona como neurotransmisor en cuadros de epilepsia), hipoxia/isquemia, apoplejía y trauma.
     3. En neuropatología clínica, en Alzheimer, Parkinson.

   El Glutamato se puede convertir en una neurotoxina, cuando hay déficit de energía (sobre todo en las células del SN cuando hay isquemia y no hay aporte suficiente de O₂). Esto causa que aumente la liberación y disminuya la captación del Glutamato, lo que produce una disminución en el potencial de la membrana y la pérdida de la homeostasis del Ca²⁺, que pasa a convertirse en mediador de la muerte celular.

   • β-amiloide: Es un péptido de longitud variable capaz de actuar sobre la liberación y actividad del Glutámico. Es fabricado a partir de la proteína precursora de amiloide (es grande), la cual tiene 2 funciones:
     1. Inhibe la entrada de Ca²⁺, por tanto, frena la actividad del Glutámico.
     2. Estimula la captación del Glutámico en las células de la Glía. (Son 2 maneras de que el Glutámico actúe menos como neurotransmisor y así proteger, modular y hacer una homeostasis del Glutámico).

   La β-amiloide hace todo lo contrario que su proteína precursora:

   1. Estimula la actividad del receptor de Glutámico.
   2. Saca Glutámico de las células de la Glía e inhibe su recaptación. (Por tanto, coloca más Glutámico en el espacio sináptico y así las células postsinápticas se ven con niveles altos de Glutámico).

   En exceso, este neurotransmisor es una neurotoxina capaz de provocar la muerte celular.

4. GABA: El ácido gamma-aminobutírico tiene una acción inhibitoria sobre el SNC y ejerce un papel importante en los procesos de relajación, sedación y sueño. Los relajantes ansiolíticos del grupo diazepínico (Valium, Libirium) se unen a los receptores tipo GABA para efectuar su acción sedante. El GABA también está disponible como suplemento alimentario. El GABA se sintetiza a través de una descarboxilación de Glutamato. En el catabolismo del GABA, la GABA-transaminasa forma un derivado del GABA que es un semialdehído del succínico (donde hay función amina, pone un grupo carboxilo: transaminación) y así se puede oxidar y convertirse en Succínico. Se pasa a alfa-cetoglutárico y éste a Glutámico. El Glutamato se transforma en Glutamina y vuelve a la célula presináptica, donde se vuelve a utilizar. El receptor del GABA es una multiproteína que tiene varias cadenas polipeptídicas con distintos sitios activos. El GABA se une sobre todo a las cadenas alfa pero hay sustancias agonistas que a pesar de unirse en sitios distintos, realizan la misma función: como los barbitúricos, el alcohol y los esteroides.

Funciones de los Neurotransmisores Vegetativos

División del Sistema Nervioso Periférico:

1. El somático, en el que ejercemos nuestra acción voluntaria: contracción y relajación de los diferentes músculos. Esta parte va a tener un solo axón que desde la médula espinal llega al músculo que va a realizar la acción.
2. El Sistema Nervioso Vegetativo o Autónomo, sobre el que no tenemos control voluntario, es el que controla la frecuencia cardíaca, contracción del músculo liso para la presión arterial.

División del Sistema Nervioso Autónomo:

1. Sistema Nervioso Simpático, es el responsable del estrés y las situaciones de emergencia.
2. Sistema Nervioso Parasimpático: Se encarga de las situaciones de relajación y digestión.

Tienen funciones antagónicas en los tejidos u órganos que inervan (si el Simpático estimula, el Parasimpático inhibe y viceversa).

Estructura del Sistema Nervioso Autónomo:

Todas las vías autónomas constan de 2 neuronas en serie. La primera (Preganglionar), se origina en el SNC (médula) y se proyecta hacia el ganglio autónomo localizado fuera del SNC. Allí hace sinapsis con la segunda neurona de la vía, la (Postganglionar), que tiene su cuerpo dentro del ganglio y proyecta su axón hacia el tejido diana. Dependiendo de qué vía del SNA se utilice, los ganglios estarán en distinta posición, así como el origen del impulso. En el SNA Simpático el origen está en las regiones lumbar y torácica de la médula espinal y los ganglios están cerca de ésta; y en el SN Parasimpático el origen es el tronco encefálico y la región sacra de la médula, y los ganglios están próximos sobre el tejido efector.

Diferencias entre las vías del Sistema Nervioso Autónomo:

Desde el punto de vista químico, las divisiones simpática y parasimpática se pueden diferenciar por sus neurotransmisores y sus receptores. En la conexión del ganglio usamos siempre el mismo neurotransmisor, sin embargo, en la conexión con el órgano podemos usar distintos dependiendo de si es simpático o parasimpático.

1. Las neuronas preganglionares (simpática y parasimpática) liberan acetilcolina en los receptores colinérgicos nicotínicos que se encuentran en la célula postganglionares.
2. La mayoría de las neuronas parasimpáticas postganglionares secretan acetilcolina en los receptores colinérgicos muscarínicos localizados en las células diana. La mayoría de las neuronas simpáticas postganglionares secretan noradrenalina en los receptores adrenérgicos que se encuentran en las células diana.

Hay 2 tipos de receptor para la acetilcolina, llamados colinérgicos:

1. El tipo de receptor que se encuentra en el ganglio es nicotínico. El receptor nicotínico es un canal, por tanto actúa rápidamente. Hay que tener en cuenta que es una conexión nerviosa (y la conexión entre neuronas es más rápida que la conexión con el órgano).
2. El receptor con el órgano de la vía parasimpática es muscarínico. Estos receptores están acoplados a proteínas G, por lo que actúan de manera más lenta.

Por otra parte, la vía simpática utiliza noradrenalina con receptores llamados adrenérgicos: Funcionan acoplados a proteínas G, así que tienen una respuesta lenta.

Se dice que el efecto de ambas vías es paralelo porque tanto simpático como parasimpático utilizan proteínas G para transmitir la señal.

Contacto de las neuronas con las células diana:

La estructura de la sinapsis autónoma difiere de la sinapsis somática. Los axones postganglionares autónomos terminan con una serie de áreas abultadas, similares a cuentas a lo largo de una cuerda. Estas dilataciones, llamadas varicosidades, se encuentran a lo largo del extremo distal de los axones postganglionares y contienen vesículas llenas de neurotransmisores que liberan sobre la superficie de las células diana. Las vías parasimpáticas finalizan con terminales axónicos o botones terminales que también liberan neurotransmisores. Los extremos del axón se ramifican y yacen sobre la superficie del tejido efector pero la membrana de la célula diana subyacente no tiene receptores para los neurotransmisores agrupados en sitios específicos, entonces, los neurotransmisores se liberan dentro del líquido intersticial para que difundan hacia cualquier sitio en el que estén los receptores. El resultado es una comunicación menos dirigida que la que se produce entre una neurona motora somática y un músculo esquelético. La liberación difusa del neurotransmisor autónomo implica que una única neurona postganglionar puede afectar un área de tejido diana grande. La liberación de los neurotransmisores autónomos tiene diversas formas de modulación. Por ejemplo: Las varicosidades simpáticas contienen receptores para hormonas y para sustancias paracrinas como la histamina. Estos moduladores pueden tanto inducir la liberación del neurotransmisor como inhibirla. Otra forma de modulación se da en el receptor. Los agonistas directos y los antagonistas se combinan con el receptor del efector para reproducir o bloquear la acción del neurotransmisor. Actúan a través de la alteración de la secreción, la recaptación o la degradación de los neurotransmisores.

Glándula Suprarrenal como Glándula y Ganglio Autónomo:

Durante el desarrollo embrionario, el tejido neural destinado a secretar las catecolaminas (noradrenalina y adrenalina) se divide en dos entidades funcionales: la división simpática del SN (secreta noradrenalina) y la médula suprarrenal (secreta adrenalina). Cada glándula suprarrenal está formada por 2 partes con un origen embriológico diferente que se fusionan durante el desarrollo. La porción externa (corteza suprarrenal) es una glándula endocrina de origen epidérmico que secreta hormonas esteroides. La médula suprarrenal, que forma el pequeño núcleo de la glándula, se desarrolla a partir del mismo tejido embrionario que las neuronas simpáticas y es una estructura neurosecretora. También es descrita como un ganglio simpático modificado. Las neuronas simpáticas preganglionares se proyectan desde la médula espinal hasta la médula suprarrenal, donde hacen sinapsis. Sin embargo, las neuronas postganglionares, carecen de axones que puedan proyectar hasta las células efectoras. En vez de esto, los cuerpos celulares sin axones (células cromafines), secretan la neurohormona adrenalina directamente hacia la sangre en respuesta a las señales de alarma del SNC.

Acetilcolina:

Neurotransmi más abundante y principal en la sinapsis neuromuscular,ya que,es la sustancia química que transmite los mensaje de llos nervios periféricos a los músculos para q éstos se contraigan. Bajos niveles de ACETILCOLINA pueden producir falta de atención y olvido. El cuerpo fabrica acetilcolina a partir de colina, la lecitina, el deanol, de las vit C,B1,B5 y B6 y de los minerales como el zinc y el calcio. Las neuronas q secretan acetilcolina y los receptores q se unen a ella se describen como colinérgicos: 1.Receptor Muscarínico:-Abundante en el SNC, el múslico liso y glándulas. -La muscarina es agonista y la atropina antagonista. -Acoplado a la traducción de señales y la unión de Proteína G. Aumenta los niveles de AMPc y fosforilación de proteínas. -Su respuesta es lenta. -Puede excitar e inhibir. 2.Receptor Nicotínico: -Unión neuromuscular  ganglios autónomos. -La nicotina es agonista y el curare es antagonista. -Está asociado al canal de NA.-Su respuesta es rápida. -Muchos fármacos se unene al canal/receptor y se aplican como anestésicos locales. -Suele producir excitación. NORADRENALINA=NOREPINEFRINA: Estimula la liberación de grasas acumuladas y participa en el control de la liberación de hormonas relacionadas con la felicidad, la libido,el apetito y el metabolismo corporal, estimula el proceso de memorización y mantener el funcionamiento del sistema inmunológico. Importante en situaciones de estrés, manteniéndonos alerta. Bajos niveles: Puede provocar un cuadro depresivo. SÍNTESIS Y RECICLADO DE LA NORADR EN UNA SINAPSIS: Se sintetiza a partir de L-fenilalanina y L-tirosina, además de las vit.C,B3,B6 y del cobre. En la variscosidad  se sintetiza a partir de la tirosina. Una vez liberada en la sinapsis, la noradrena puede combinarse con un receptor adrenérgico localizado en la cél diana, difundir fuera del espacio sináptico o ser transportada de nuevo hacia el interior de la varicosidad. Dentro de la neurona, la noradr reciclada puede ser almacenada de nuevo dentro de las vesículas o metabolizada por la monoaminooxidasa(MAO), la principal enzima encargada de la degradación de las catecolaminas. La liberación de noradrenalina en la variscosidad de una neurona simpática es (RESUMEN): 1. El potencial de acción llega a la variscosidad. 2.La despolarización abre los canales de Ca. 3.La entrada de Ca desencadena la exocitosis de las vesículas sinápticas. 4.La Noradr se une al receptor adrenérgico de la cél diana. 5. La activación del receptor finaliza cuando la Noradr difunde fuera del espacio sináptico. 6. La noradr es transportada de nuevo hacia dentro del axón. 7. La noradr puede ser recaptada por las vesículas para ser liberada de nuevo. 8.La noradrenal puede ser catabolizada por la MAO.