Mecanismos de la Sinapsis Química y Neurotransmisores: Función y Regulación

La Sinapsis Química: Mecanismos y Acontecimientos Clave

La sinapsis química es el proceso fundamental para la comunicación entre neuronas. A continuación, se detallan los acontecimientos clave que la caracterizan:

1. El neurotransmisor es sintetizado y luego almacenado en las vesículas.
2. Un potencial de acción invade la terminación presináptica.
3. La despolarización de la terminación presináptica produce la apertura de los canales de Ca²⁺ regulados por voltaje.
4. Influjo de Ca²⁺ a través de los canales (hacia el interior del terminal presináptico).
5. El Ca²⁺ hace que las vesículas se fusionen con la membrana presináptica.
6. El neurotransmisor es liberado en la hendidura sináptica a través de la exocitosis.
7. El neurotransmisor se une a las moléculas receptoras en la membrana postsináptica.
8. Apertura o cierre de los canales postsinápticos.
9. La corriente postsináptica produce un potencial excitatorio o inhibitorio que modifica la excitabilidad de la célula postsináptica.

Neurotransmisores: Clasificación y Tipos

Los neurotransmisores se clasifican en dos grandes grupos:

1. Neurotransmisores de molécula pequeña: Median reacciones rápidas y, a su vez, incluyen las aminas biógenas: Dopamina, Noradrenalina, Adrenalina, Serotonina e Histamina. Este subgrupo posee una acción postsináptica distinta al resto de los componentes de este grupo.
2. Neuropéptidos: Median reacciones continuas y lentas. Son moléculas grandes compuestas de 3 a 36 aminoácidos.

Las neuronas pueden liberar más de un neurotransmisor. Cuando hay más de un neurotransmisor dentro de una célula, se denominan cotransmisores (aunque siempre una vesícula contiene solo un tipo). Los cotransmisores se usan alternadamente para desencadenar procesos de estimulación de baja frecuencia (moléculas pequeñas) y de alta frecuencia (neuropéptidos).

Neurotransmisores Específicos y sus Funciones

Acetilcolina (ACh)

• Involucrada en el movimiento muscular y el funcionamiento cognitivo.
• Es excitatoria en el cerebro y la médula espinal, e inhibitoria en otras regiones.
• Enzima de degradación: Acetilcolinesterasa.

Glutamato

• Fundamental para la memoria. Es un neurotransmisor excitatorio.
• Su síntesis y recaptación son realizadas por las células gliales.

GABA (Ácido Gamma-Aminobutírico)

• Inhibe el disparo de potenciales de acción en mamíferos.
• Relacionado con la agresión y el sueño. Es inhibitorio.

Aminas Biógenas

Existen cinco aminas biógenas establecidas como neurotransmisores:

1. Las Catecolaminas:
   • Norepinefrina (Noradrenalina): Actúa principalmente en el locus coeruleus, modulando el sueño y la vigilia.
   • Epinefrina (Adrenalina): Presente en el Sistema Nervioso Central (SNC).
   • Dopamina: Localizada en la sustancia negra, controla los movimientos corporales.
2. Histamina: Recientemente se descubrió que también es un neurotransmisor, además de ser la sustancia que causa alergias. Su función es incierta, pero su presencia está comprobada.
3. Serotonina: Localizada en los núcleos del rafe y el tronco encefálico superior, influye en el sueño y la vigilia.

ATP y otras Purinas

• Se liberan simultáneamente con los neurotransmisores clásicos.
• Es excitatorio en las periferias, el hipocampo y el asta dorsal.
• Presenta una amplia distribución en el cerebro de mamíferos.

Neuropéptidos

• Suelen producir respuestas postsinápticas complejas.
• Implicados en la modulación de emociones.
• Sustancia P y opioides están relacionados con el dolor y las respuestas al estrés.

Síntesis de Neurotransmisores

La síntesis de neurotransmisores es un proceso específico para cada tipo:

• La síntesis de los neurotransmisores de molécula pequeña se lleva a cabo en las terminaciones presinápticas. Las enzimas necesarias son transportadas desde el cuerpo celular a las terminales presinápticas mediante el transporte axónico lento (0,5 a 5 milímetros por día).
• Las moléculas precursoras necesarias para el ensamblaje de neurotransmisores son captadas en los mismos terminales por proteínas de transporte.
• Luego, proteínas de transporte de la membrana vesicular captan las moléculas precursoras para ser cargadas y permitir el ensamblaje del neurotransmisor en la vesícula.

Los mecanismos que empaquetan y sintetizan los neurotransmisores peptídicos son diferentes: las células que sintetizan neuropéptidos llevan a cabo la transcripción genética en sus cuerpos celulares.

Ciclo de Síntesis Peptídica

1. Se transcribe en el cuerpo celular y se forman prepropéptidos.
2. Los prepropéptidos se sintetizan en el retículo endoplasmático rugoso, donde se elimina la secuencia aminoacídica que indica que va a ser secretado. Este proceso da lugar al propéptido.
3. El propéptido atraviesa el aparato de Golgi y es empaquetado en vesículas en la red trans-Golgi.

El mecanismo de transporte de los neuropéptidos es el transporte axónico rápido (400 mm por día) y utiliza microtúbulos.

Empaquetamiento de Neurotransmisores

La naturaleza de las vesículas también varía según el tipo de neurotransmisor:

• Neurotransmisores de molécula pequeña: Se empaquetan en vesículas pequeñas de centro claro, donde proteínas transportadoras reúnen los elementos.
• Neuropéptidos: Se empaquetan en vesículas grandes de centro denso, que son sintetizadas en el cuerpo celular.

Liberación y Eliminación de Neurotransmisores

Los mecanismos de exocitosis son similares para todos los neurotransmisores, aunque difieren en velocidad (los de molécula pequeña son más rápidos que los peptídicos). Cuando el neurotransmisor es recibido y genera una señal eléctrica postsináptica, debe ser eliminado fácilmente para dejar la célula postsináptica libre para otro ciclo.

Usualmente, los mecanismos de eliminación son:

• Difusión fuera de la hendidura sináptica.
• Recaptación por parte de las células gliales.
• Degradación por enzimas específicas.

Para la mayoría de los neurotransmisores de molécula pequeña, existen transportadores específicos que eliminan los neurotransmisores de la hendidura sináptica.