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3 may 2017

Sinapsis

Solomon, E., Berg, L., y Martin, D. (2013) dicen que es una unión entre dos neuronas o entre una neurona y un efector, como entre una neurona y una célula muscular. Asimismo Tortora, G. y Derrickson, B. (2006) menciona que es una región en la que se produce la comunicación entre dos neuronas o entre una neurona y una célula efectora (célula muscular o célula glandular). Además, Ruiz, A. (2009) menciona que es la conexión de una neurona y la dendrita, o el cuerpo celular de la neurona siguiente.

En este orden de ideas, una neurona que termina en una sinapsis específica se denomina Neurona Presináptica, es decir, se refiere a una célula nerviosa que transporta el impulso nervioso hacia la sinapsis; mientras que, una neurona que empieza en una sinapsis es una Neurona Postsináptica, es decir, es la célula que recibe una señal y que transmite un impulso nervioso lejos de la sinapsis o una célula efectora que responde al impulso en la sinapsis. Observe que estos términos son con respecto a una sinapsis específica, una neurona que es postsináptica con respecto a una sinapsis puede ser presináptica con respecto a la siguiente sinapsis en la secuencia. Por otra parte, existe un Espacio Intersináptico que es una pequeña distancia entre el axón terminal y otra neurona o fibra muscular. De este modo, no se puede considerar a la sinapsis como una conexión anatómica sino funcional.

En este sentido, la sinapsis es una conexión de dos neuronas o entre una neurona y una fibra muscular, en el cual se efectúa un proceso que consta de  descargas químicas-eléctricas; estas cargas se generan en la membrana celular de una neurona y ocurre a través de un proceso de polarización-despolarización que libera unas sustancias químicas y un impulso eléctrico que estimula eléctricamente a la vesícula presináptica; está vesícula libera unas moléculas llamadas neurotransmisores que se acoplan en los receptores postsinápticos destino.

Es de acotar, que en otra publicación se describen los fenómenos que tienen lugar en un tipo de sinapsis, la unión neuromuscular. Por lo que, en esta, está enfocada en las comunicaciones sinápticas que se producen entre los miles de millones de neuronas del sistema nervioso.

Clasificación

    Tortora y Derrickson hace referencia que la mayoría de las sinapsis entre neuronas clasificarse en:
  • Axodendríticas: Son cuando la conexión es de axón y dendritas.
  • Axosomática: Son cuando la conexión es de axón a soma.
  • Axoaxónica: Son cuando la conexión es de axón a axón.

Tipos

El tipo de sinapsis depende del mecanismo de conducción de los impulsos nerviosos y de la manera en que se genera el potencial de acción en las células dianas, es por ello, que la sinapsis difieren tanto estructural como funcionalmente y estas pueden ser:

*Sinapsis Químicas: Las neuronas presinápticas y postsinápticas no se tocan, por lo que están separadas por un espacio, la hendidura sináptica, que mide alrededor de 20 a 50 nm de ancho y lleno de líquido intersticial. Los impulsos nerviosos no pueden ser conducidos a través de la hendidura sináptica, por lo que se produce una forma de comunicación alternativa indirecta. En respuesta a un impulso nervioso, la neurona presináptica libera un neurotransmisor que se difunde a través del líquido de la hendidura sináptica y se une a receptores específicos en la membrana plasmática de la neurona postsináptica.

Por consiguiente, la neurona postsináptica recibe la señal química y, como resultado, produce un potencial postsináptico, un tipo de potencial graduado. De esta forma, la neurona presináptica convierte una señal eléctrica (el impulso nervioso) en una señal química (el neurotransmisor liberado). La neurona postsináptica recibe esta señal química y, en respuesta, genera una señal eléctrica (el potencial postsináptico). Por otro lado, el tiempo que se requiere para llevar a cabo estos procesos en una sinapsis química, el retardo sináptico de alrededor de 0,5 ms, es la razón por la cual las sinapsis químicas retransmiten las señales más lentamente que las sinapsis eléctricas.

*Sinapsis Eléctrica: Las neuronas presinápticas y postsinápticas están muy próximas entre sí (a menos de 2 nm una de otra) y forman uniones de brecha (en hendiduras que son nexos) o uniones comunicantes. Además, cada unión en hendidura contiene alrededor de 100 conexones tubulares, que actúan como conductos para conectar directamente el citosol de las dos células. Asimismo, este tipo de sinapsis permiten el movimiento de los iones entre las células y en consecuencia, posibilitan la propagación directa de una corriente eléctrica de una célula a otra, por lo que, no necesitan neurotransmisores para funcionar. Por otra parte, estas son frecuentes en el músculo liso visceral, el músculo cardíaco, el embrión en desarrollo, y también se encuentran presentes en el encéfalo; no obstante, son comunes en invertebrados.

Importancia

Las sinapsis son esenciales para la homeostasis, debido a que permiten que la información pueda ser filtrada e integrada. En este sentido, durante el aprendizaje, la estructura y la función de determinadas sinapsis se modifican, estos cambios pueden permitir que algunas señales se transmitan y que otras sean bloqueadas. Por ejemplo, el resultado de sus exámenes académicos ¡dependerá de los cambios que se produzcan en sus sinapsis como consecuencia del estudio! Además, es importante tener en cuenta el mecanismo de ellas, por el hecho de que ciertas enfermedades y trastornos neurológicos derivan de anomalías en la comunicación sináptica, y muchas sustancias químicas terapéuticas y adictivas afectan al cuerpo en estas uniones.

Neurotransmisores

Tortora menciona que un neurotransmisor es una molécula liberada desde una vesícula sináptica que excita o inhibe otra neurona, una fibra muscular o una célula glandular. Sin embargo, Ruiz los describe de la siguiente manera, son «sustancias de acción» que poseen la propiedad de influir en las células nerviosas y desencadenan su actividad. Con relación a lo mencionado, los neurotransmisores son unas moléculas que transmiten información consecutiva mediante una sinapsis.

Para ello, estos son liberados por las vesículas en la extremidad de la neurona presináptica durante la propagación del impulso nervioso, atraviesa el espacio sináptico y actúa cambiando el potencial de acción en la neurona siguiente, una fibra muscular o una célula glandular; fijándose en puntos precisos de su membrana plasmática (receptor). Asimismo, se encuentran en estado constante de movimiento y son continuamente sintetizados y recuperados; no obstante, muchas neuronas presentan dos o incluso tres tipos de neurotransmisores, cada uno con diferentes efectos sobre las estructuras postsinápticas.

De este modo, dependiendo del tipo de neurotransmisor liberado, este puede estimular (excitar) o desestimular (inhibir) acciones en su receptor. Por otra parte, son responsables de la despolarización de una neurona que recibe el impulso nervioso, abriendo canales iónicos. Se puede acotar, que existen unos 50 neurotransmisores y unos 100 neuroreceptores. A todo esto, su función consiste en transmitir los impulsos que se generan en el sistema nervioso. 

Por otro lado, los neuroreceptores son complejos proteicos presentes en la membrana celular que reconocen señales y ponen en marcha los mecanismos de respuestas celulares y los constituyen tres elementos:
  • El sitio de reconocimiento, donde se produce la unión especifica con el agente y donde recibe la señal.
  • Mecanismo de transducción que sirve para trasladar la señal.
  • Sistema efector, mecanismo de disparo de la respuesta celular.

Clasificación

Existen alrededor de 100 sustancias químicas conocidas como neurotransmisores o que presuntamente lo son. Algunos se unen a receptores específicos y actúan rápidamente abriendo o cerrando canales iónicos de la membrana, mientras que, otros actúan con más lentitud, a través de los sistemas de segundos mensajeros, para influir en las reacciones químicas intracelulares. El resultado de cualquiera de estos procesos puede ser la excitación o la inhibición de las neuronas postsinápticas.

Es importante acotar, que muchos neurotransmisores actúan también como hormonas y son liberados en el torrente sanguíneo por células endocrinas distribuidas en distintos órganos del cuerpo. Dentro del cerebro, ciertas neuronas, denominadas células neurosecretoras, también secretan hormonas. Los neurotransmisores pueden dividirse en dos grupos, según su tamaño:
  • Neurotransmisores Pequeños:
1) Acetilcolina (ACh): Es liberada por muchas neuronas en el SNP y algunas neuronas en el SNC. Se comporta como un neurotransmisor excitatorio en ciertas sinapsis, como la unión neuromuscular, donde la asociación de la ACh a los receptores ionotrópicos produce la apertura de canales catiónicos. También puede ser un neurotransmisor inhibitorio en otras sinapsis, donde se une a receptores metabotrópicos acoplados a proteínas G, que abren canales de K+. Por ejemplo, la ACh disminuye la frecuencia cardíaca por su acción en las sinapsis inhibitorias que establecen las neuronas parasimpáticas del nervio vago (X). La enzima acetilcolinesterasa (AChE) inactiva la ACh mediante su escisión en los fragmentos de acetato y colina.

2) Aminoácidos: Varios actúan como neurotransmisores en el SNC. El glutamato (Glu o ácido glutámico) y el aspartato (Asp ácido aspártico) poseen efectos excitatorios potentes. Casi todas las neuronas excitatorias del SNC (75%) y quizá tal vez, la mitad de las sinapsis en el encéfalo, se llevan a cabo por medio del glutamato. En algunas sinapsis glutamatérgicas, la unión del neurotransmisor a los receptores ionotrópicos abre los canales catiónicos, el ingreso consecuente de cationes (principalmente de iones Na+) produce un PPSE. La inactivación del glutamato tiene lugar a través de la recaptación, donde los transportadores de glutamato devuelven activamente el glutamato hacia los bulbos terminales sinápticos y a las células gliales adyacentes.

El ácido gamma-aminobutírico (GABA) y la glicina (Gly) son neurotransmisores inhibitorios importantes. En muchas sinapsis, la unión del GABA a los receptores ionotrópicos produce la apertura de canales de Cl–. El GABA se encuentra limitado al SNC, donde es el neurotransmisor inhibitorio más frecuente, hasta la tercera parte de todas las sinapsis encefálicas utilizan GABA. Los fármacos ansiolíticos, como el diazepam, aumentan la acción del GABA, al igual que el GABA, la unión de la glicina a los receptores ionotrópicos produce la apertura de canales de Cl–. Alrededor de la mitad de las sinapsis inhibitorias presentes en la médula espinal se produce gracias al aminoácido glicina; en el resto, se utiliza GABA.

3) Aminas Biógenas: Ciertos aminoácidos son modificados y descarboxilados (se elimina el grupo carboxilo) para producir las aminas biógenas, donde la mayoría de las ellas pueden generar tanto excitación como inhibición, según el tipo de receptor metabotrópico presente en la sinapsis. Entre los más abundantes en el sistema nervioso, se encuentran la:

*Noradrenalina (NA): Cumple una función importante en el despertar (después de un sueño profundo), en la actividad onírica y en la regulación del estado de ánimo.

*Adrenalina: Un número menor de neuronas encefálicas la utiliza como neurotransmisor.

Cabe resaltar, que tanto la adrenalina como la noradrenalina se encuentran en áreas del SNC y división simpática del SNA. Además, actúan como hormonas, debido a que las células de la médula suprarrenal, las liberan en la sangre.

*Dopamina (DA): Las neuronas encefálicas que contienen este neurotransmisor son activadas durante las respuestas emocionales, los comportamientos adictivos y las experiencias placenteras. Además, las neuronas que liberan este neurotransmisor ayudan a regular el tono de los músculos voluntarios y algunos aspectos del movimiento, por medio de la contracción de los músculos esqueléticos. Aparte del encéfalo se encuentran también en el SNA.

La noradrenalina, la dopamina y la adrenalina se clasifican químicamente como catecolaminas, puesto que, todas tienen un grupo amino (–NH2) y un anillo catecol compuesto por seis carbonos y dos grupos hidroxilo (–OH) adyacentes. Las catecolaminas se sintetizan a partir del aminoácido tirosina. Cabe destacar, que la inactivación de las catecolaminas se produce a través de la recaptación por los bulbos terminales sinápticos. Luego, pueden ser recicladas y almacenadas nuevamente en las vesículas sinápticas o ser destruidas por diferentes enzimas. Las dos enzimas que desdoblan las catecolaminas son la catecol-O-metiltransferasa (COMT) y la monoaminooxidasa (MAO).

*Serotonina: También conocida como 5-hidroxitriptamina (5-HT), se encuentra concentrada en las neuronas de la zona del encéfalo llamada núcleos del rafe. Se piensa que este neurotransmisor interviene en la percepción sensorial, la regulación de la temperatura, el control del estado de ánimo, el apetito y la inducción al sueño.

4) ATP y otras Bases Púricas: La característica estructura anular de la porción adenosina del ATP se denomina anillo púrico. La adenosina en sí misma y sus derivados trifosfato, difosfato y monofosfato (ATP, ADP y AMP) actúan como neurotransmisores excitatorios, tanto en el SNC como en el SNP. La mayoría de las vesículas sinápticas que contienen ATP también contienen otros neurotransmisores. En el SNP, algunas neuronas simpáticas liberan noradrenalina junto con ATP; ciertas neuronas parasimpáticas liberan ATP y acetilcolina en las mismas vesículas.

5) El Óxido Nítrico (NO): Es un gas simple y un importante neurotransmisor secretado en el encéfalo, en la médula espinal, en las glándulas suprarrenales y en los nervios del pene; y produce varios efectos en el cuerpo; se estima que más del 2% de las neuronas encefálicas producen NO. Es de acotar, que a diferencia de todos los neurotransmisores conocidos, el NO, no se sintetiza de antemano ni se acumula en vesículas sinápticas, en cambio, la producción de NO se regula según la demanda y actúa en forma inmediata. Sus efectos son breves, debido a que el NO es un radical libre altamente reactivo, y por eso se mantiene menos de 10 segundos antes de combinarse con oxígeno y agua para formar nitratos y nitritos inactivos. Dado que el NO es una molécula soluble en lípidos, se difunde desde las células que lo producen hacia las células vecinas, donde activa una enzima que comienza la producción de un segundo mensajero denominado GMP cíclico. Algunas investigaciones sugieren que este neurotransmisor desempeña una función importante en la memoria y en el aprendizaje.

6) El Monóxido de Carbono (CO): Al igual que el NO, no es producido por adelantado ni empaquetado en vesículas sinápticas. También es formado según la necesidad y difunde hacia afuera de las células que lo producen, en las células adyacentes. Este es un neurotransmisor excitatorio producido en el encéfalo y en respuesta a algunas funciones neuromusculares y neuroglandulares. Además, podría proteger contra la actividad neuronal y podría estar relacionado con dilatación de los vasos sanguíneos, memoria, (sentido del olfato), visión, termorregulación, liberación de insulina y actividad antiinflamatoria.

7) Histamina: Mayormente excitatorio; envuelto en emociones, regulación de la temperatura y balance de agua. Se encuentra en el encéfalo.

  • Neurotransmisores Grandes:
Son numerosos neurotransmisores constituidos por entre 3 y 40 aminoácidos unidos por enlaces peptídicos ampliamente distribuidos, tanto en el SNC como en el SNP. Estos se unen a receptores metabotrópicos y tienen acciones tanto inhibitorias como excitatorias, dependiendo del tipo de receptor metabotrópico en la sinapsis. Los neuropéptidos se forman en el cuerpo celular de la neurona, se acumulan en el interior de vesículas y son transportados hacia los axones terminales. Además de su función como neurotransmisores, muchos neuropéptidos también actúan como hormonas que regulan las respuestas fisiológicas en otras partes del cuerpo. Entre ellos están:

1) Encefalinas: Son dos moléculas, cada una formada por una cadena de cinco aminoácidos, su potente efecto analgésico (supresión del dolor) es 200 veces más potente que el de la morfina.

2) Péptidos Opioides: Se hallan las endorfinas que inhiben los impulsos dolorosos por la supresión de la liberación de la sustancia P; podrían cumplir una función en el aumento de la memoria, en el aprendizaje, en el control de la temperatura corporal, con la regulación de las hormonas que afectan el comienzo de la pubertad, en la actividad sexual, en la reproducción y en las enfermedades mentales como la depresión y la esquizofrenia. Y las dinorfinas podrían estar relacionadas con el control del dolor y el registro de las emociones como con sentimientos de placer o euforia.

Se piensa que estos neurotransmisores son los analgésicos naturales del cuerpo. La base de la acción analgésica (pérdida de la sensación dolorosa) de la acupuntura residiría en la liberación de opioides endógenos. 

3) Sustancia P: Es liberado por neuronas que transmiten aferencias relacionadas con el dolor, es decir, son mayormente excitatorio a las sensaciones de dolor, que va desde los receptores nociceptivos periféricos hacia el sistema nervioso central y aumentan la percepción del dolor. En este sentido, estos se localizan en el encéfalo, médula espinal, rutas sensoriales de dolor y tracto gastrointestinal.

Por otra parte, las encefalinas y las endorfinas suprimen la liberación de sustancia P, que causan una disminución del número de impulsos nerviosos relacionados con sensaciones dolorosas que son retransmitidos hacia el encéfalo. Se ha demostrado también que este neurotransmisor contrarresta los efectos de ciertos elementos químicos nocivos para los nervios, y esto condujo a la a especulación sobre si podría ser útil en el tratamiento de procesos de degeneración nerviosa.

4) Colecistoquinina (CCK): Como neurotransmisor se encuentra principalmente en la corteza cerebral y en otras zonas como la retina, el hipocampo, el hipotálamo y la médula espinal. Ejerce un papel como neurotransmisor o neuromodulador, actuando sobre las neuronas de la sustancia gris periacueductual, que están relacionadas con la percepción del dolor, y sobre las neuronas del hipotálamo medial, que se encargan de controlar la ingesta de alimentos.

Los niveles de CCK se suelen elevar hacia el final de la comida, desencadenando los mecanismos de saciedad. La presencia de este neurotransmisor en la amígdala y en algunas zonas de la corteza cerebral, ha llevado a los investigadores a sugerir que podría tener un papel relacionado con las emociones. También se ha descubierto que la colecistoquinina tiene una función ansiogénica (que causa ansiedad) en el cerebro, debido a que en diversos estudios se ha comprobado que inyectando agonistas en uno de los receptores de la CCK se producen cambios autonómicos y comportamentales asociados con sensaciones como el miedo y la ansiedad, mientras que las sustancias antagonistas provocan todo lo contrario.

Además, parece interactuar en las sinapsis con otro neurotransmisor, la dopamina, sobre todo en las fibras nigroestriatales que inervan el cuerpo estriado y el núcleo accumbens, una estructura cerebral implicada en los sistemas de recompensa y encargada de integrar la información motivacional con las emociones y las acciones motoras.

5) Angiotensina II: Como neurotransmisor estimula la sed y podría regular la presión arterial en el encéfalo.

6) Hormonas Hipotalámicas Liberadoras e Inhibidoras: Producidas por el hipotálamo, regulan la liberación de hormonas por parte de la adenohipófisis.
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Autor

Prof. Arnaldo Rodríguez

Educación mención Biología

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