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5: La se logra con las sinapsis, que son los contactos funcionales entre las neuronas. Hay dos tipos las y las que difieren fundamentalmente en sus mecanismos de Sinapsis Se encuentran en todos los sistemas nerviosos, permitiendo el flujo pasivo y directo de corriente de una neurona a otra. Funciona...

Description

CAPÍTULO 5: Transmisión sináptica La comunicación se logra con las sinapsis, que son los contactos funcionales entre las neuronas. Hay dos tipos las eléctricas y las químicas que difieren fundamentalmente en sus mecanismos de transmisión. Sinapsis Eléctrica Se encuentran en todos los sistemas nerviosos, permitiendo el flujo pasivo y directo de corriente eléctrica de una neurona a otra.  Funcionan permitiendo que la corriente iónica fluya pasivamente a través de los poros de la unión en brecha desde una neurona a la otra.  La fuente habitual de corriente es la diferencia de potencial generada localmente por el potencial de acción. Esto tiene consecuencias como que la transmisión puede ser bidireccional (la corriente puede fluir en cualquier dirección)  La transmisión es extraordinariamente rápida: el flujo pasivo de corriente a través de la unión en brecha es prácticamente instantáneo.  Otro propósito es sincronizar la actividad eléctrica entre poblaciones de neuronas. Ejemplo: las neuronas del tronco encefálico que generan la actividad eléctrica rítmica que subyace a la respiración están sincronizadas por sinapsis eléctricas.  Que los poros de la unión en brecha sean los suficientemente grandes como para permitir que moléculas como ATP y segundos mensajeros difundan hacia el interior de las células también permite que las sinapsis eléctricas coordinen la señalización intracelular y el metabolismo de las células acopladas.  Las uniones en brecha entre las membranas presináptica y postsináptica permiten que la corriente fluya pasivamente a través de canales intercelulares. Este flujo de corriente cambia el potencial de membrana postsináptico, iniciando la generación de potenciales de acción postsinápticos.

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Sinapsis Química  El espacio entre las neuronas presinápticas y postsinápticas es sustancialmente mayor en las sinapsis químicas y se denomina hendidura sináptica.  Su característica clave es la presencia de pequeños orgánulos limitados por membranas llamadas vesículas sinápticas en el interior de la terminación presináptica que están llenos de neurotransmisores, Las señales químicas secretadas desde la neurona presináptica y son estos agentes químicos que actúan como mensajeros entre las neuronas comunicantes lo que proporcionan su nombre a este tipo de sinapsis.  El proceso se inicia cuando un potencial de acción invade la terminación de la neurona presináptica.  El cambio en el potencial de membrana produce la apertura de los canales del calcio con puerta de voltaje en la membrana presináptica, la apertura de estos canales produce un influjo rápido de Ca 2+ en la terminación presináptica, y así la concentración de Ca2+ del citoplasma se eleva transitoriamente hasta un valor mucho más alto. Esto permite que las vesículas sinápticas se fusionen con la membrana plasmática de la neurona presináptica. La fusión Ca 2+dependiente de las vesículas sinápticas con la membrana de la terminación hace que su contenido sea liberado en la hendidura sináptica.  Lo que abre los canales de la membrana postsináptica es la fijación del NT a los receptores y esto altera la capacidad de los iones de ingresar/salir en las células postsinápticas. El flujo de corriente altera la conductancia y el potencial de membrana de la neurona postsináptica, aumentando o disminuyendo la probabilidad de que la neurona dispare un potencial de acción. De esta forma, la información es transmitida de una neurona a otra.

Criterios que definen a un neurotransmisor: 1

1) La sustancia debe estar presenten en el interior de la neurona presináptica: las enzimas y los precursores necesarios para sintetizar la sustancia están presentes en las neuronas presinápticas. 2) La sustancia debe ser liberada en respuesta a la despolarización presináptica, la cual debe ocurrir en forma Ca2+ dependiente: NT es liberado de la neurona presináptica en respuesta a la actividad eléctrica presináptica, y esta liberación exige el influjo de Ca2+ en la terminación presináptica. 3) Se deben presentar receptores específicos para la sustancia en la célula postsináptica.

Neurotransmisores de moléculas pequeñas

Neuropéptidos

 Median acciones sinápticas rápidas  Ocurre en el interior de las terminaciones presinápticas.  Las enzimas necesaria para sintetizarlos se producen en el cuerpo de las neuronas y son transportadas hasta el citoplasma de la terminación nerviosa a una velocidad de 0,5-5mm por día (transporte axónico lento)  La mayoría son empaquetados en vesículas de 40 a 60nm de diámetro denominadas vesículas pequeñas de centro claro.  Las proteínas transportadoras específicas eliminan la mayor parte de los NT de molécula pequeña de la hendidura sináptica, entregándolos de nuevo a la terminación presináptica para su reutilización

 Tienden a modular funciones sinápticas en curso y más lentas.  Son sintetizados en el cuerpo celular de una neurona, producido en un lugar distante del sitio de secreción.  Vesículas llena de péptidos son transportadas a lo largo de un axón y por la terminación sináptica mediante el transporte axónico rápido en el que lleva a las vesículas a velocidades de hasta 400 mm/día a lo largo de elementos del citoesqueleto llamados microtúbulos.  Las vesículas que contienen péptidos son movilizadas a lo largo de estas “huellas” de microtúbulos por proteínas “motores” que requieren ATP.  Son empaquetados en vesículas sinápticas de un diámetro que varía entre 90 y 250 nm denominadas vesículas grandes de centro denso.

 Una vez que un NT ha sido decretado en la hendidura sináptica, debe ser eliminado para permitir que la célula postsináptica participe en otro ciclo de transmisión sináptica. Reciclado local de las vesículas sinápticas La fusión de las vesículas sinápticas hace que se agregue nueva membrana a la membrana plasmática de la terminación presináptica, pero el agregado no es permanente, esta membrana en exceso es eliminada en algunos minutos.

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Los precursores de las vesículas sinápticas se produce originariamente en el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi en el cuerpo de las células neuronales. Por lo tanto, el reciclado local brinda a las terminaciones nerviosas el medio para proporcionar el aporte continuo de vesículas sinápticas. Papel del calcio en la secreción de transmisores La cantidad de NT liberada es muy sensible a la cantidad exacta de Ca 2+ que ingresa. El bloqueo de estos canales del Ca 2+ con fármacos también inhibe la liberación de transmisores. Los potenciales de acción presinápticos abren los canales del Ca 2+ con puerta de voltaje, con un influjo de Ca2+ resultante. Las consecuencias de la elevación en la concentración presináptica de Ca 2+ para la liberación de los NT son: la microinyección de Ca 2+ en las terminaciones presinápticas desencadena la liberación de transmisores en ausencia de potenciales de acción presinápticos; la microinyección presináptica de quelantes de calcio impide que los potenciales de acción presinápticos produzcan secreción del transmisor. Por ello, la elevación en la concentración presináptica de Ca2+ es necesaria y suficiente para la liberación de los NT. El Ca 2+ sirve como segundo mensajero durante la liberación del transmisor. Pero no todos los transmisores son liberados con la misma velocidad esto se produce probablemente porque surgen diferencias en la disposición espacial de las vesículas en relación con los canales del Ca 2+ presinápticos. Si bien las vesículas pequeñas de centro claro que contienen transmisores de molécula pequeña típicamente se encuentran acopladas en la membrana plasmática antes del ingreso de Ca 2+, las vesículas grandes de centro denso que contienen transmisores peptídicos están más alejas de la membrana plasmática. Con bajas frecuencias de descarga, la concentración de Ca 2+ puede aumentar sólo de modo local en la membrana plasmática presináptica, lo que limita la liberación a transmisores de molécula pequeña desde las pequeñas vesículas de centro claro acopladas. Enfermedades que afecta la terminación presináptica (Recuadro B) El trastorno de la liberación sináptica del transmisor es el resultado del envenenamiento por bacterias anaerobias Clostridium que produce algunas de las toxinas más potentes conocidas: toxinas botulínicas y la toxina tetánica que son trastornos potencialmente fatales. - Botulismo: se puede desarrollar por consumir alimento que contienen bacterias Clostridium o por la infección de heridas con las esporas de estos organismos ubicuos. Puede producir parálisis de las sinapsis neuromusculares periféricas debido a la abolición de la liberación de NT, esto hace que el músculo esquelético se debilite. También, bloquean las sinapsis que inervan los músculos lisos de varios órganos, y dan origen a disfunción motora visceral. Es captada por neuronas motoras. - Tétanos: es el resultado de la contaminación de heridas punzantes por bacterias Clostridium que producen toxina tetánica. La intoxicación tetánica bloquea la liberación de transmisores inhibidores desde las interneuronas en la médula espinal, esto produce una pérdida de inhibición sináptica sobre las neuronas motoras espinales generando hiperexcitación del

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músculo esquelético y contracciones tetánicas en los músculos afectados. Es captada por las interneuronas. Ambas actúan dividiendo las proteínas SNARE que participan en la fusión de las vesículas sinápticas con la membrana plasmática presináptica. Receptores de NT Las moléculas receptoras realizan las acciones específicas y potentes de ciertas sustancias químicas sobre las células musculares y nerviosas. Los receptores son importantes para la transmisión sináptica. Los NT son proteínas introducidas en la membrana plasmática de las células postsinápticas. Los dominios de las moléculas receptoras que se extienden en la hendidura sináptica se unen a NT que son liberados en este espacio por la neurona presináptica. La unión de los NT abre o cierra los canales iónicos en la membrana postsináptica. Los flujos iónicos resultantes cambian el potencial de membrana de la célula postsináptica, mediando así la transferencia de información eléctrica a través de la sinapsis. Potenciales postsinápticos excitadores e inhibidores Los potenciales sinápticos alteran la probabilidad de que un potencial de acción se produzca en la célula postsináptica. En la unión neuromuscular, la acción sináptica solo aumenta la probabilidad de que un potencial de acción se desarrolle en la célula muscula postsináptica. La mayoría de las neuronas reciben aferencias tanto de sinapsis excitadoras como inhibidoras. 

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Potenciales postsinápticos excitadores (PPSE): aumentan la probabilidad de que se desarrolle un potencial de acción postsináptico. Tiene un potencial de reversión más positivo que el umbral del potencial de acción. Tiende a despolarizar el potencial de membrana de modoque excede el umbral Potenciales postsinápticos inhibidores (PPSI): disminuyen la probabilidad de que se desarrolle un potencial de acción postsináptico. Tiene un potencial de reversión más negativo que el umbral. Siempre actúa manteniendo el potencial de membrana más negativo que el potencial umbral.

Los NT que se fijan a los receptores abren o cierran canales iónicos en la célula postsináptica. Que una respuesta postsináptica sea un PPSE o un PPSI depende del tipo de canal que está acoplado con el receptor y de la concentración de los iones permeables en el interior y el exterior de la célula. La única distinción entre la excitación y la inhibición postsináptica es el potencial de reversión del potencial postsináptico en relación con el voltaje umbral para generar potenciales de acción en la célula postsináptica. Suma de los potenciales sinápticos Los PPSE producidos por sinapsis excitadoras individuales pueden ser de sólo una fracción de un milivoltio y se encuentran debajo del umbral para generar potenciales de acción postsinápticos La mayoría de las neuronas están inervadas por miles de sinapsis, y los potenciales postsinápticos producidos por cada sinapsis activa pueden sumarse para determinar el comportamiento de la neurona postsináptica.

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La suma de los PPSE y los PPSI por una neurona postsináptica permite que la célula integre la información eléctrica proporcionada por todas las sinapsis inhibidoras y excitadoras que actúan sobre ella en cualquier momento. La suma de las aferencias sinápticas activas conduzca a la producción de un potencial de acción depende del equilibrio entre excitación e inhibición. Si la suma de todos los PPSE y los PPSI conduce a una despolarización de amplitud suficiente como para elevar el potencial de membrana por encima del umbral, la célula postsináptica desarrollará un potencial de acción. Si prevalece la inhibición, entonces la célula postsináptica se mantendrá silente. La suma es una contienda inducida por los NT entre todas las corrientes postsinápticas excitadoras e inhibidoras. Dos familias de receptores postsinápticos   Receptores inotrópicos

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 Receptores metabotrópicos 

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Relacionados directamente con los canales iónicos. Contienen dos dominios funcionales: un sitio extracelular que fija NT, y un dominio de expansión de la membrana que forma un canal iónico. Combinan tanto funciones de fijación de transmisores y de canal en una única entidad molecular. Son multímeros formados por lo menos por cuatro o cinco subunidades proteicas individuales, cada una de las cuales contribuye al poro del canal iónico. Median efectos postsinápticos rápidos

Movimiento eventual de iones a través de un canal depende de uno o más pasos metabólicos. No poseen canales iónicos como parte de su estructura sino que afectan a los canales por la activación de moléculas intermedias llamadas proteína G. También se denominan receptores acoplados a la proteína G que las mismas también pueden ser consideras como transductores que acoplan la fijación del NT con la regulación de los canales iónicos postsinápticos. Son proteínas con un dominio extracelular que contiene un sitio de fijación del NT y un dominio intracelular que se une a las proteínas G. La fijación de los NT activa a las proteínas G, las cuales se disocian luego del receptor e interactúan directamente con los canales iónicos o se unen a otras proteínas efectoras. Su activación produce respuestas mucho más lentas, que varían entre cientos de milisegundos a minutos o incluso más.

 La lentitud comparativa refleja el hecho de que se requiera una fijación secuencial y ordenada de múltiples proteínas en cada receptor para producir la respuesta fisiológica final. Un transmisor determinado puede activar tanto receptores inotrópicos como metabotrópicos para producir potenciales postsinápticos rápidos y lentos en la misma sinapsis.  La respuesta que se produce en una sinapsis depende del NT liberado y del complemento postsináptico de receptores y canales asociados. 5...