COMUNICACIÓN NEURONAL: SINAPSIS

1 FISIOLOG A GENERAL Jes s Merino P rez y Mar a Jos Noriega Borge COMUNICACI N NEURONAL: SINAPSIS . La caracter stica esencial del sistema nervioso es la capacidad de remitirse informaci n unas c - lulas a otras. Esta propiedad no es un proceso pasivo de entrega de mensajes cerrados, sino que en cada paso se realiza un an lisis del mensaje, proces ndole y perfilando con exactitud sus contenidos. El trasvase informativo entre las neuronas se produce a nivel de una uni n especializada deno- minada SINAPSIS . A trav s de ella, la actividad el ctrica de una neurona, denominada neurona presin ptica, influencia la actividad de una segunda denominada neurona postsin ptica. Si la si- napsis se establece entre una neurona y un efector, sea m sculo o gl ndula, se llama uni n neu- romuscular o neuroglandular. Cada neurona establece un promedio de unas 1000 conexiones sin pticas y probablemente so- bre ella recaen unas 10 veces m s.

2 Se ha estimado que si en el enc falo existen unas 1011 neu- ronas, habr unas 1014 SINAPSIS . Las SINAPSIS que recibe una neurona se localizan en su mayor parte a nivel de las dendritas, si- napsis axo-dendr ticas, en menor medida a nivel del soma, SINAPSIS axo-som ticas y en algunos casos en el axon, SINAPSIS axo-ax nicas. Independientemente de donde se localicen, desde el punto de vista funcional existen dos mecanismos de transmisi n sin ptica; la transmisi n el ctri- ca y qu mica. 1 FISIOLOG A GENERAL Jes s Merino P rez y Mar a Jos Noriega Borge 1. SINAPSIS EL CTRICA. En la SINAPSIS el ctrica las membranas de las c lulas pre y postsin pticas est n unidas por una uni n tipo gap, o uni n comunicante. Esta uni n deja en su centro un canal de comunicaci n a trav s del cual fluye la corriente i nica de una c lula a otra de forma directa. Estos canales de las uniones gap tienen una baja resistencia (o una alta conductancia), por lo que el paso de corriente, sea de carga positiva o negativa, fluye desde la neurona presin ptica a la postsin ptica despolariz ndola o hiperpolariz ndola.

3 Un potencial local conducido as pasiva- mente puede propagarse en ambos sentidos haciendo que la SINAPSIS sea bidireccional. Las SINAPSIS el ctricas no son exclusivas de las neuronas, se encuentran tambi n en el m sculo card aco, liso y en los hepatocitos. Es un tipo de transmisi n r pida y estandarizada, que sirve para transmitir se ales sencillas, pero no para realizar transmisiones muy elaboradas o cambios a largo plazo. La transmisi n el ctrica produce una activaci n r pida y sincronizada de las neuronas, lo cual en determinadas situaciones presenta ventajas adaptativas, ya que permite a las c lulas actuar acopladamente al mismo tiempo. Comparaci n de las SINAPSIS el ctricas (A) y qu micas (B) ( Outslider). 2 FISIOLOG A GENERAL Jes s Merino P rez y Mar a Jos Noriega Borge 2. SINAPSIS QU MICA. En la SINAPSIS qu mica, no hay continuidad entra las neuronas, la transmisi n de informaci n se produce cuando la neurona presin ptica libera una sustancia qu mica o neurotransmisor, que se une a receptores localizados en la membrana postsin ptica.

4 La uni n neurotransmisor-receptor de- sencadena cambios en la permeabilidad de la membrana que producir n un potencial graduado, el potencial postsin ptico o, sencillamente, el potencial sin ptico. Elementos de una SINAPSIS qu mica Elemento presin ptico, bot n terminal o bot n sin ptico. En la terminaci n del ax n se en- cuentran almacenadas las ves culas sin pticas en cantidades variables. En el interior de las mismas se acumulan las mol culas de neurotransmisor en n mero fijo que puede ir desde a por ves cula, dependiendo del neurotransmisor analizado. Hendidura sin ptica o espacio extracelular existente entre las membranas de la neurona pre y postsin ptica. Este espacio puede ir desde los 20 nm hasta los 50 nm. Elemento postsin ptico o receptores de membrana. En la membrana de la neurona posti- n ptica se acumulan los receptores para los neurotransmisores. La uni n del neurotrans- misor con el receptor dar lugar a trav s de diferentes mecanismos a modificaciones del potencial de membrana de la neurona postsin ptica.

5 Secuencia de acontecimientos en el desarrollo de una SINAPSIS qu mica En el desarrollo de una SINAPSIS qu mica se diferencian tres etapas: a) Liberaci n del neurotransmisor. b) Uni n con el receptor. c) Transducci n en la neurona postsin ptica: potenciales postsin pticos. 3 FISIOLOG A GENERAL Jes s Merino P rez y Mar a Jos Noriega Borge a) Liberaci n del neurotransmisor ( Surachit). Aunque la salida del neurotransmisor puede realizarse a veces de manera espont nea, la mayor parte de las veces se produce s lo cuando un potencial de acci n alcanza el termi- nal ax nico. En la membrana del bot n sin ptico el n mero de canales de Ca++ depen- dientes de voltaje es 10 veces m s alto que en otras partes de la membrana neuronal y cuando el potencial de acci n despolariza esta membrana, abre estos canales y el Ca++. difunde masivamente al interior del axon. La concentraci n intracelular de Ca++ llega ser de esta forma 1000 veces mayor en cuesti n de unos pocos cientos de microsegundos.

6 Este incremento tan fuerte y tan r pido facilita la sincronizaci n en la liberaci n del neu- rotransmisor. La entrada de Ca++ produce la fusi n y apertura de las ves culas situadas en la zona acti- va o compartimento disponible, y la movilizaci n de las ves culas de un segundo compar- timento de almacenamiento. A medida que entra m s Ca++ en el terminal presin ptico, mayor es la cantidad de ves culas sin pticas que llevan a cabo la exocitosis, y por lo tan- to la cantidad de neurotransmisor vertido a la hendidura sin ptica. La liberaci n del neu- rotransmisor se realiza de forma cu ntica, es decir en cuantos (quanta) o paquetes, ya que cada ves cula contiene una cantidad fija de neurotransmisor y la liberaci n se hace por ves culas y no por mol culas de neurotransmisor. As si una ves cula da lugar a la li- beraci n de por ejemplo mol culas de neurotransmisor, la exocitosis de dos o tres las liberar una cantidad de neurotransmisor doble o triple.

7 4 FISIOLOG A GENERAL Jes s Merino P rez y Mar a Jos Noriega Borge b) Uni n con el receptor El neurotransmisor difunde en la hendidura sin ptica de una forma muy r pida, y una parte del mismo se une con los receptores postsin pticos. El efecto de los neurotransmi- sores sobre la c lula postsin ptica no depende de las propiedades qu micas de ste, sino de las propiedades de los receptores a los que se une. Un mismo neurotransmisor puede causar efectos antag nicos sobre dos c lulas, de lo que se deduce que es el receptor y no el ligando el responsable de la respuesta. Dentro de los receptores sin pticos hay dos sistemas b sicos: Un tipo de receptores que activa directamente canales i nicos, ya que el propio recep- tor es una prote na canal, denominados receptores ionotropos, y Un segundo tipo que activa canales de forma indirecta a trav s de m ltiples mecanis- mos de transducci n que permiten que sea un segundo mensajero quien active el ca- nal, denominados receptores metabotropos.

8 Esta uni n, abra directa o indirectamente canales i nicos, modifica la permeabilidad de la membrana y produce una corriente de iones espec ficos a trav s de la membrana, gene- rando la respuesta sin ptica. La corriente i nica a trav s de los canales i nicos cesa cuando se produce la elimina- ci n del neurotransmisor. Si el neurotransmisor permaneciese indefinidamente en la hendidura impedir a nuevas comunicaciones sin pticas. Existen varios mecanismos para llevar a cabo este proceso: Difusi n del neurotransmisor lejos del receptor a trav s del l quido extracelular. Degradaci n enzim tica: como la uni n del neurotransmisor con el receptor es diso- ciable, las mol culas disociadas son degradadas a trav s de reacciones simples que convierten el neurotransmisor en una sustancia inactiva. Recaptaci n del neurotransmisor por la neurona presin ptica y por las c lulas gliales. 5 FISIOLOG A GENERAL Jes s Merino P rez y Mar a Jos Noriega Borge 3.

9 TRANSDUCCI N EN LA NEURONA POSTSIN PTICA: POTENCIALES POSTSIN PTICOS. Hay dos tipos de SINAPSIS qu micas: 1) SINAPSIS excitatoria: la uni n del neurotransmisor al receptor produce una despolariza- ci n de la membrana postsin ptica llamada potencial excitatorio postsin tico, PEPS. El PEPS. es un potencial electrot nico o graduado; su amplitud depende del n mero de canales abiertos y se propaga con decremento. 2) SINAPSIS inhibitoria: la uni n del neurotransmisor al receptor produce una hiperpolari- zaci n de la membrana postsin ptica llamada potencial inhibitorio postsin ptico, PIPS. El PIPS es igualmente un potencial graduado. Caracter sticas de los potenciales postsin pticos a) Amplitud: los potenciales postsin pticos son de peque a amplitud, ya que pueden medir entre 0,2 a 0,4 mV. Normalmente se re- quieren m ltiples potenciales postsin pticos para que la neurona postsin ptica alcance el umbral. b) Duraci n: a diferencia de los potenciales de acci n que tienen un desarrollo temporal muy r pido, los potenciales postsin pticos pre- sentan una duraci n muy larga, por t rmino medio pueden durar unos 15 mseg.

10 The depolarization caused by a synaptic c) Retardo o retraso sin ptico: desde la llega- response is called an excitatory postsynaptic potential (EPSP) ( Nrets). da del potencial de acci n al terminal presi- n ptico hasta que se producen los cambios de potencial en la membrana postsin ptica hay una latencia de 0,3 a 0,5 ms. d) Fatiga sin ptica: la respuesta postsin ptica va declinando en amplitud pudiendo llegar a des- aparecer si la frecuencia de potenciales de acci n de la neurona presin ptica es muy alta. Es- to es debido al agotamiento del neurotransmisor, ya que si se aplica externamente la sinap- sis responde. e) Dependencia del medio externo, las SINAPSIS qu mica por el hecho de utilizar una sustancia que ha de recorrer el espacio extracelular est sometida a las influencias que se puedan pro- ducir en dicho medio. 6 FISIOLOG A GENERAL Jes s Merino P rez y Mar a Jos Noriega Borge Bases i nicas de los potenciales postsin pticos La generaci n de un PEPS puede obtenerse normalmente mediante la apertura de canales de Na+.