Estructura y Función de las Células Nerviosas: Neurotransmisores y Potencial de Acción

Estructura de las Células Nerviosas

Las células nerviosas (neuronas) son células excitables que generan señales eléctricas y pueden reaccionar ante dichas señales. De su cuerpo celular (soma) aparecen numerosas prolongaciones ramificadas, las dendritas y los axones. Las neuronas pueden recibir señales a través de las dendritas y las pueden transmitir conduciéndolas más lejos a través de sus axones. La transferencia de los impulsos tiene lugar en la sinapsis, que une entre sí a las neuronas y, funcionalmente, con las fibras musculares. En las terminaciones de los axones se acumulan neurotransmisores.

Neurotransmisores y Neurohormonas

Se distinguen dos tipos de secreciones neuronales:

Los neurotransmisores, que son liberados en la hendidura sináptica para influir sobre las células vecinas.
Las neurohormonas son liberadas en la sangre, con la que pueden recorrer grandes distancias hasta alcanzar el órgano efector.

Transmisión de la Señal Sináptica

Todas las sinapsis químicas actúan de acuerdo con un principio similar. En la región de las sinapsis, la superficie de la célula que envía la señal (membrana presináptica) se separa de la membrana postsináptica por una estrecha hendidura sináptica. Cuando el potencial de acción alcanza la membrana presináptica, se abren allí canales de Ca²⁺ integrados.

Las neuronas que liberan dopamina se denominan “dopaminérgicas”. Las que secretan acetilcolina reciben el nombre de colinérgicas. Los receptores ionotrópicos son canales iónicos regulados por ligando. De esta manera, todos los transmisores estimuladores, por ejemplo, acetilcolina o glutamato, actúan de forma similar.

Una acción totalmente diferente desarrollan los denominados receptores metabotrópicos. Éstos últimos interactúan con proteínas G. Los efectos de los neurotransmisores terminan muy pronto al ser degradados o recapturados por la membrana presináptica.

Potencial de Reposo

Esto produce un potencial de membrana, es decir, que entre ambas caras de la membrana existe una diferencia de potencial que solo puede equilibrarse cuando los canales iónicos permiten el paso de los iones distribuidos de manera desigual. Se produce principalmente por la actividad de la ATPasa transportadora de Na⁺/K⁺ presente en casi todas las células animales. Esta ATPasa es de tipo P, bombea, con consumo de ATP, tres iones de Na⁺ hacia el exterior en intercambio por dos iones de K⁺ que ingresan en la célula. Para cada uno de los iones participantes existe lo que se denomina potencial de equilibrio. Éste último es el valor del potencial de membrana con el cual no se produce ninguna entrada o salida del ion correspondiente. La membrana de las células nerviosas contiene canales iónicos para el Na⁺, K⁺, el Cl^– y el Ca²⁺. Éstos canales, por lo general, están cerrados y se abren solo durante poco tiempo para dejar pasar los iones.

Potencial de Acción

Los potenciales de acción son señales que, en el sistema nervioso central, tienen a su cargo la transferencia de información.

El proceso comienza con la apertura de canales de Na⁺ regulados por la diferencia de potencial.
Los canales de Na⁺ enseguida se cierran de nuevo, de modo que el ingreso de cargas positivas se mantiene solo por un lapso muy breve.
Debido al aumento del potencial de membrana, se abren los canales de K⁺ dependientes de la tensión y fluyen hacia fuera los iones K⁺.
Por un tiempo muy breve, a través de ambos mecanismos, el potencial de membrana disminuye incluso por debajo del potencial de reposo.

Globalmente, el transcurso de un potencial de acción solo despolariza una fracción muy pequeña de la membrana.

Neurotransmisores

Son producidos por las neuronas, se almacenan en las sinapsis y se liberan en la hendidura sináptica tras una excitación.

Neurotransmisores Importantes

La acetilcolina, el éster del ácido acético de la colina catiónica, actúa en la placa motora terminal donde desencadena la contracción muscular.
Muchos aminoácidos actúan como neurotransmisores. De particular importancia es el glutamato, activo como transmisor estimulador en el SNC.
Las aminas biógenas se forman a partir de aminoácidos por medio de la descarboxilación. A este grupo pertenece también el GABA, que es el transmisor inhibidor más importante del SNC.
Los péptidos constituyen el grupo más numeroso de las secreciones nerviosas con función de transmisores. Varias de estas son a la vez hormonas peptídicas. Por ejemplo, tiroliberina y angiotensina.
Un grupo particularmente interesante es el formado por las endorfinas, las dinorfinas y las encefalinas.
Todos los derivados de las purinas con función de cotransmisores son nucleótidos o nucleósidos que contienen adenina. El ATP es liberado junto con la acetilcolina y otros transmisores.

Destino de los Neurotransmisores

Biosíntesis: en el citoplasma de las terminaciones nerviosas presinápticas por enzimas.
Ingreso activo: en vesículas.
Liberación: del conjunto de las vesículas en la hendidura sináptica.
Acción: efectiva por unión.
Terminación rápida de la acción: recaptación en la terminación nerviosa.
Degradación: por enzimas.

Se pueden usar fármacos para intervenir en diversos sitios de este sistema (mediante precursores, agonistas, antagonistas o inhibidores de la recaptación).

Receptores de los Neurotransmisores

Están integrados en la membrana de la célula postsináptica y allí controlan una corriente de iones o un proceso de transducción de señales.

Tipos de Receptores

Receptores ionotrópicos: son canales iónicos regulados por ligando. Los receptores para transmisores estimuladores permiten el ingreso de cationes, sobre todo de Na⁺. La transducción de señales en los receptores ionotrópicos se produce rápidamente.
Receptores metabotrópicos: son más lentos y están acoplados a proteínas G. Para la mayor parte de los neurotransmisores existen varios subtipos de receptores.

Receptores de la Acetilcolina

La acetilcolina se une a dos tipos de receptores. El nombre de los receptores nicotínicos de la ACh hace referencia al alcaloide nicotina del tabaco.

Metabolismo de la Acetilcolina

La acetilcolina se forma en el citoplasma del axón presináptico a partir de la acetil-CoA y la colina, y se almacena en las vesículas sinápticas.

Sustancias Inhibidoras

Son sustancias que bloquean el residuo de serina en el centro activo de la acetilcolinesterasa, por ejemplo, el neurotóxico E605 y otros fosfatos orgánicos.

Enfermedades del Sistema Nervioso

Enfermedad de Parkinson

Se analizará al tratar sobre el metabolismo de las catecolaminas.

Enfermedad de Alzheimer

Esta enfermedad neurodegenerativa se caracteriza, desde el punto de vista histológico, por la presencia de placas de Alzheimer, que son depósitos extracelulares de proteínas fibrilares en el cerebro. Hasta ahora se desconoce la causa de la enfermedad de Alzheimer, aunque se han formulado diversas hipótesis (deficiencia de transporte, trastorno del metabolismo del calcio, participación de iones de Cu²⁺ o Al³⁺).

Enfermedades Causadas por Priones

La enfermedad de Creutzfeldt-Jakob en el hombre.
La enfermedad de Scrapie en perros y ovejas.
La encefalopatía espongiforme bovina o enfermedad de la vaca loca.

Miastenia Gravis

Esta enfermedad autoinmune es inducida por anticuerpos contra los receptores nicotínicos de la acetilcolina del músculo esquelético.

Una enfermedad autoinmune comparable es el síndrome de Lambert-Eaton. En ésta se ven afectados los canales de calcio dependientes de voltaje de la membrana presináptica de la placa motora terminal.