Neurotransmisión PDF - Resumen Aspectos Clave

# NEUROTRANSMISIÓN ## Unidad 8 Todos los organismos pueden responder a ciertos estímulos, a través de la comunicación celular. - **Estímulo(s)** - **Recepción** - **Sensor(es)** - **Integración** - **Efector(es)** - **Circuito de Neuronas ** - **Respuesta(s)** - **Transmisión**...

# NEUROTRANSMISIÓN ## Unidad 8 Todos los organismos pueden responder a ciertos estímulos, a través de la comunicación celular. - **Estímulo(s)** - **Recepción** - **Sensor(es)** - **Integración** - **Efector(es)** - **Circuito de Neuronas ** - **Respuesta(s)** - **Transmisión** - **Transducción de señal** - **Respuesta(s) de comportamiento** - **Respuesta(s) fisiológica** Cabe destacar que la transmisión de señales equivale a muchos procesos de transducción. Además, los efectores son células u órganos, los cuales buscan brindar una respuesta. Todo este proceso está dado a manos del sistema nervioso; el cual es un sistema biológico que detecta estímulos, inicia respuestas a esos estímulos y por ultimo controla diferentes funciones del organismo. A su vez, su funcionamiento se basa en las respuestas de células altamente especializadas y evolucionadas, las neuronas y otras células acompañantes como las glias. Plantémonos la siguiente pregunta: ¿es necesario para un organismo poseer un sistema nervioso para ser capaz de cumplir con esas funciones? La respuesta a esta pregunta es no; los organismos pluricelulares por ejemplo poseen una única célula que se encarga de todo. Estos además reciben estímulos químicos del exterior. ## Organización del sistema nervioso (SN) ### Simples Esto implica redes nerviosas con pocas conexiones entre células. En las pocas capas de células que hay en las paredes, las neuronas se ubican en el centro de las células; estas quedan "protegidas" por otras células y se conservan en un ambiente ionizado. Esto podemos verlo en animales con simetría radial. ### Sistemas bilaterales Esto implica redes complejas, donde se encuentran agrupaciones de células (núcleos, ganglios, vías) con muchas conexiones. Esto podeos verlo en animales con simetría bilateral; además de aparecer en el encéfalo y cordones nerviosos. - **Hormonas** - **Aferente** - **Ojos, Oidos** - **Piel, Músculo esquelético** - **Conciente** - **Inconciente** - **Organos internos** - **SNC** - **Músculos esqueléticos** - **Eferente** - **Glándulas, músculo liso, corazón** - **Sistema nervioso periférico** - **Neurohormonas** #### Organización del SN Como podemos ver en la imagen, el sistema nervioso aferente es el encargado de mandar información; mientras que el eferente puede funcionar tanto consiente como inconscientemente. Además, es quien recibe la información y provoca respuestas. En los animales vertebrados, el sistema nervioso puede dividirse en dos: - **Sistema nervioso central**: compuesto por el encéfalo y la médula espinal. - **Sistema nervioso periférico**: este a su vez se divide en somático (sensorial en órganos sensoriales y efectores, y eferente) y autónomo (sensorial en órganos internos, y eferente). Cabe destacar que el sistema nervioso autónomo puede verse dividido en simpático, parasimpático y entérico. Los cuales son en su mayoría antagónicos. Estas tres divisiones refieren a los movimientos y acciones inconscientes. ## Conceptos importantes - **Antagonista**: consta de una acción contrapuesta o bloqueante. - **Agonista**: consta de acciones iguales. ## Neuronas Como las células musculares, las neuronas (células nerviosas) tienen excitabilidad eléctrica; es decir la capacidad para responder a un estímulo y convertirlo en un potencial de acción. Un estímulo es cualquier cambio en el medio que sea lo suficientemente importante para iniciar un potencial de acción. Un potencial de acción (impulso nervioso) es una señal eléctrica que se propaga o viaja a lo largo de la superficie de la membrana plasmática de una neurona. A continuación, veremos las diferentes partes de una neurona. Casi todas las neuronas tienen 3 partes constitutivas: - **Cuerpo celular** También se conoce como soma; y este contiene un núcleo rodeado por el citoplasma, en el que se hallan los típicos orgánulos celulares. Los cuerpos celulares de las neuronas también contienen ribosomas libres y condensaciones del retículo endoplasmático rugoso, denominadas cuerpos de Nissl. - **Dendritas** Estas conforman la porción receptora o de entrada de una neurona. Las membranas plasmáticas de las dendritas (y los cuerpos celulares) contienen numerosos sitios receptores para la fijación de mensajeros químicos provenientes de otras células. Las dendritas habitualmente son cortas, aguzadas y presentan múltiples ramificaciones. En muchas neuronas, las dendritas adoptan una disposición arborescente de ramificaciones que se extienden desde el cuerpo celular. Su citoplasma contiene cuerpos de Nissl, mitocondrias y otros orgánulos. - **Axón** Este propaga los impulsos nerviosos hacia otra neurona, una fibra muscular o una célula glandular. El axón es una proyección cilíndrica larga y fina que generalmente se une con el cuerpo celular en una elevación cónica denominada cono axónico. El sector del axón más cercano al cono axónico es el segmento inicial. En casi todas las neuronas, los impulsos nerviosos se originan en la unión entre el cono axónico y el segmento inicial, área que se denomina zona gatillo, desde donde estos impulsos se dirigen a lo largo del axón hasta su destino final. El lugar de la comunicación entre dos neuronas o entre una neurona y una célula efectora es la sinapsis; los extremos de algunos terminales axónicos se ensanchan para formar estructuras que por su forma se denominan bulbos sinápticos terminales; otros muestran una cadena de porciones ensanchadas que reciben el nombre de varicosidades. Ahora bien, un neurotransmisor es una molécula liberada desde una vesícula sinaptica que excita o inhibe otra neurona, una fibra muscular o una célula glandular. Muchas neuronas presentan dos o incluso tres tipos de neurotransmisores, cada uno con diferentes efectos sobre las estructuras postsinápticas. Las sustancias que entran en la neurona en los axones terminales también son conducidas hacia el cuerpo celular, por medio de transporte axónico rápido. ## Mielinización Se dice que están mielinizados los axones que tienen una vaina de mielina, constituida por múltiples capas de lípidos y proteínas. Esta vaina actúa como aislante eléctrico del axón de una neurona y aumenta la velocidad de conducción de los impulsos nerviosos. Los axones que carecen de esa cubierta se denominan amielínicos Hay dos tipos de células gliales que producen vainas de mielina: las células de Schwann (en el SNP) y los oligodendrocitos (en el SNC). Las células de Schwann comienzan a formar las vainas de mielina alrededor de los axones, durante el desarrollo fetal. Cada célula de Schwann se envuelve varias veces alrededor de un axón y cubre alrededor de 1 mm de su longitud. Finalmente, múltiples capas de membranas plasmáticas gliales rodean el axón, y el citoplasma y el núcleo de las células de Schwann forman parte de la capa más externa. Cabe destacar que cada célula de Schwann envuelve sólo un segmento axónico entre dos nódulos. ## Neuroglia También se denominada glía, representa alrededor de la mitad del volumen del SNC. La neuroglia no es un mero espectador pasivo, sino que participa activamente en las actividades del tejido nervioso. En general, las células gliales tienen menor tamaño que las neuronas, pero son entre 5 y 25 veces más numerosas. A diferencia de las neuronas, las células gliales no generan ni propagan potenciales de acción, y se pueden multiplicar y dividir en el sistema nervioso ya maduro. En caso de lesión o enfermedad, la neuroglia se multiplica para rellenar los espacios que anteriormente ocupaban las neuronas. Los tumores encefálicos derivados de la glía, denominados gliomas, tienden a ser muy malignos y a crecer con gran rapidez. - **Oligodendrocitos** - **Células ependimarias** - **Células de Schwann** - **Microglia** - **Astrocitos** De los seis tipos de células gliales, cuatro (los astrocitos, los oligodendrocitos, la microglia y las células ependimarias) se encuentran sólo en el SNC. Los dos tipos restantes (las células de Schwann y las células satélites) están presentes en el SNP. ### Astrocitos Estas células con forma de estrella tienen muchas prolongaciones celulares y son las más largas y numerosas de la neuroglia. Las funciones de los astrocitos son: - Contención de microfilamentos que les dan una resistencia considerable y les permiten sostener las neuronas. - Las proyecciones de los astrocitos que envuelven los capilares sanguíneos aíslan las neuronas del SNC de diferentes sustancias potencialmente nocivas de la sangre. - En el embrión, los astrocitos secretan sustancias químicas que aparentemente regulan el crecimiento, la migración y la interconexión entre las neuronas cerebrales. - Contribuyen a mantener las condiciones químicas propicias para la generación de impulsos nerviosos. - Desempeñan una función en el aprendizaje y en la memoria, por medio de la influencia que ejercen sobre la formación de las sinapsis. ### Oligodentrocitos Estos se asemejan a los astrocitos, pero son más pequeñas y contienen menor cantidad de prolongaciones. Las prolongaciones de los oligodendrocitos son responsables de la formación y mantenimiento de la vaina de mielina que se ubica alrededor de los axones del SNC. ### Microglia Estas células de la neuroglia son pequeñas y tienen delgadas prolongaciones que emiten numerosas proyecciones con forma de espinas; y cumplen funciones fagocíticas. Como los macrófagos de los tejidos, eliminan los detritos celulares que se forman durante el desarrollo normal del sistema nervioso y fagocitan microorganismos y tejido nervioso dañado. ### Células ependimarias Tienen forma cuboide o cilíndrica y están distribuidas en una monocapa con microvellosidades y cilios. Estas células tapizan los ventrículos cerebrales y el conducto central de la médula espinal (espacios que contienen líquido cefalorraquídeo, que protege y nutre al encéfalo y la médula). En cuanto a su función, las células ependimarias producen, posiblemente monitorizan, y contribuyen a la circulación del líquido cefalorraquídeo. ### Células de Schwann Estas células rodean los axones del SNP. Como los oligodendrocitos, forman la vaina de mielina que envuelve los axones. Sin embargo, un solo oligodendrocito mieliniza a varios axones, mientras que cada célula de Schwann mieliniza un único axón. Una sola célula de Schwann también puede rodear 20 o más axones amielínicos (axones que carecen de la vaina de mielina. Las células de Schwann participan en la regeneración axónica, que se alcanza con más facilidad en el SNP que en el SNC. ### Células satélite Estas células aplanadas rodean los cuerpos celulares de las neuronas de los ganglios del SNP; y además de dar soporte estructural, las células satélites también regulan los intercambios de sustancias entre los cuerpos de las neuronas y el líquido intersticial. ## Potenciales de acción Es una señal eléctrica generada por neuronas u otras células, en respuesta a estímulos externos a la célula; ya sea del medio externo o interno al organismo. Estas células son parcialmente responsables de la comunicación entre células del sistema nervioso, y de otros sistemas. Todos estos se generan a través de la membrana plasmática por cambios eléctricos locales. Un conjunto de estos potenciales, generados por neuronas en la transmisión de señales a otra célula se denomina impulso nervioso. Cabe destacar que una vez que la neurona es activada, esa activación genera un potencial de acción. Además, el contacto entre una célula señalizadora y una diana se denomina sinapsis. Para entender mejor estos conceptos, debemos entender ciertos conceptos: - **Voltaje (potencial)** Es la tendencia de electrones a moverse entre dos puntos; los cuales lo harán de acuerdo a la fuerza electroestática (se atraen). En nuestro cuerpo, los electrones son un flujo de iones; además de que no pueden atravesar la membrana ya que son hidrofóbicos. Únicamente atraviesan la membrana gracias a bombas de protones y canales iónicos. - **Corriente eléctrica** Corresponde al flujo de electrones que puede usarse para hacer trabajo (fuente energética). Son los cambios de potenciales (voltaje) transmembrana y las corrientes eléctricas generadas las que generan los potenciales de acción. Cabe destacar que conceptualmente, las membranas plasmáticas tienen permeabilidad selectiva, lo cual genera una acumulación relativa de cargas negativas dentro de la membrana. Como ya mencionamos, los iones se mueven a través de la membrana por bombas y canales iónicos. Estos canales pueden ser tanto abiertos (difusión facilitada) o mediados; tanto por voltaje como químicamente. Ese movimiento de iones determina una distribución de cargas. Además de que las células presentan una distribución de cargas dada en cada instante que se conoce como: - **Potencial de membrana** Es la diferencia de carga eléctrica entre el interior y el exterior de la célula; una diferencia medida entre ambos lados de la membrana plasmática y no dentro de la membrana. - **Potencial de reposo** Es el potencial de membrana de las células en reposo, es decir, aquellas que no se encuentran estimuladas. Cabe destacar que la diferencia de potencial será un valor promedio del 60-70 mV (no es 0); además de que algunas pueden producir potenciales de acción. Se puede calcular la diferencia de potencial transmembrana conectando los micro electrodos, uno a cada lado de la membrana. La distribución desigual tanto de Na como de K, es generada por la bomba y no explica por si misma el potencial de membrana; aunque existen también otros canales. - **Bomba de Na+-K+** - **Canales de Na+ y K+** Las diferentes conformaciones presentan diferentes distribuciones de cargas, y el estado de más baja energía depende del potencial de membrana. Resumiendo, la membrana de las células tiene un potencial de membrana asociado, que se determina por la distribución desigual de cargas positivas y negativas entre citosol y espacio intercelular. Esta distribución neta de cargas queda determinada por la distribución desigual de iones (Na+, K+, fosfatos, proteínas, ácidos nucleicos, CI) a través de la membrana. Por otra parte, la distribución desigual de iones está determinada por el pasaje de los mismos en forma diferencial hacia uno u otro lado de la membrana, debido a la presencia de bombas y canales en la misma. Cuando una neurona no está estimulada, el potencial de su membrana corresponde al potencial de reposo, el cual es más negativo dentro de la célula. Cuando esta recibe un estímulo, se desencadena una secuencia ordenada de eventos que terminan por cambiar el potencial de membrana; y este cambio puede conducir a la generación de un potencial de acción. - **Potencial de acción** Existen ciertos conceptos a recordar, ya que en un momento dado, el potencial de membrana es tal que la célula puede estar: en reposo, despolarizada, hiperpolarizada, o repolarizándose. Un potencial de acción está dado por el conjunto de un ciclo de potencial de membrana en el que hay: 1. Reposo. 2. Despolarización lenta. 3. Llegada a potencial umbral. 4. Despolarización rápida. 5. Repolarización. 6. Hiperpolarización. 7. Repolarización (a reposo). Los potenciales de acción viajan de dos formas diferentes a través de la membrana: - **Fibras amielínicas** En estos casos, la despolarización del axón por estímulo eléctrico; comienza con canales de Na mediados por voltaje se abren en respuesta al estímulo eléctrico, generándose un potencial de acción. La corriente despolarizante se traslada, y a través de zonas adyacentes llegan al umbral de canales de Na mediados por voltaje; además esta corriente lleva cargas positivas hacia zonas negativas. Cabe destacar que la despolarización adyacente abre los canales de Na* generándose un nuevo potencial de acción. En el lado opuesto del axón; los canales de Na se inactivan por una membrana refractaria. La apertura de canales de K* se repolarizan. Al final, el proceso se repite, propagándose así por el axón. - **Fibras mielínicas** Este se guía por la conducción saltatoria; es decir que solo se da donde hay saltos de mielina. Además el movimiento de iones es igual en neuronas mielínicas o no. En este otro caso, un estímulo eléctrico despolariza el axón, abriendo los canales de Na* mediados por el voltaje. La corriente despolarizante viaja hacia un lado del axón, sin embargo, en la porción adyacente no puede haber pasaje de Na por mielina. Así los iones (la corriente depolarizante) viajan hasta que se encuentra un nodo donde sí puede producir efecto. Hay una despolarización donde se abren los canales de Na, generándose un nuevo potencial de acción en el nodo. Al final, el proceso se repite, propagándose así por el axón y el potencial de acción; o también llamado potencial saltatorio. ## Sinapsis Es un mecanismo de comunicación que se produce entre dos o más neuronas a fin de poder transmitir de manera masiva un impulso nervioso para poder coordinar una función en el organismo. Hablamos de un intercambio de información que se caracteriza por no establecer un contacto físico. Sin más dilación, vamos a conocer más sobre ella. - **Sinapsis eléctrica** - **Sinapsis química** Se da en conglomerados neuronales y están en contacto directo entre ambas células, dada por uniones en hendidura. Son muy rápidas y su comunicación es por flujo directo de iones. ### Sinapsis química Se da por contacto no directo entre neuronas presinápticas y células postsinápticas. Se dan además por hendiduras sinápticas y de comunicación por liberación de neurotransmisor. ## Neurotransmisor Un mensajero químico empleado por las neuronas para transmitir información de un lado a otro de la sinapsis, que cumplen con: 1. Su maquinaria biosintética está presente en la presinapsis. 2. Es almacenado en la terminal presináptica. 3. Se libera ante la estimulación nerviosa presináptica. 4. En la sinapsis (o su cercanía) se encuentran mecanismos que determinan el cese de su acción sobre la membrana post-sináptica. En la siguiente imagen, podemos ver la degradación del neurotransmisor en la hendidura sinaptica: Los neurotransmisores pueden tener actividad tanto excitatoria como inhibitoria. Los neurotransmisores cuyos receptores están asociados a actividad de canal iónico (ionotrópicos). Poseen en algunos casos actividad excitatoria; abreiendo canales de Na* y de Ca2+. En otros casos poseen actividad inhibitoria; abriendo canales de K⁺ y de Cl. Ahora bien, también tenemos receptores metabopróticos, los cuales están asociados a proteína G, lo que luego afecta a los canales iónicos y a la actividad enzimática. En promedio, los cuerpos neuronales (de una neurona) del sistema nervioso central tienen entre 10.000 у 15.000 sinapsis. Debe haber una integración de la información; y de todas las sinapsis hay que ver cuál es el balance. A la hora de integrar la información, una neurona integra información por adición (en el tiempo y el espacio) de los estímulos que recibe. Además, solo tengo un potencial cuando se alcanza el potencial umbral. Mientras que la suma espacial (en un lugar a un tiempo dado) combina los efectos de señales recibidas en diferentes sitios de la membrana, la suma temporal combina los efectos de las señales recibidas a diferentes tiempos. Los impulsos nerviosos son una respuesta compleja a estímulos (cambio en potencial de membrana, unión de neurotransmisores), donde se generan señales eléctricas. Están constituidos por un conjunto de potenciales de acción generados en una neurona, y son transmitidos a la célula post-sináptica (neurona, efector) por medio de señales eléctricas y neurotransmisores. De esta manera, la comunicación entre células del SN con otras células del SN o con células efectoras ocurre por señales eléctricas y químicas que se transducen unas en otras en las sinapsis. Las neuronas trabajan en circuitos tanto mono como poli sinapticos; un ejemplo de todo esto puede ser el arco reflejo, como podemos ver en la imagen. Cabe destacar que esto ocurre en la periferia, por lo que no es para nada voluntario. Además, se produce una contracción y una extensión de los músculos.