Sistema Nervoso e Neurotransmissores

Vista previa del material en texto

SISTEMA NERVIOSO
Sistema nervioso central (el cerebro y la médula espinal) y el sistema nervioso periférico, que está en el exterior de la duramadre (grueso tejido de cobertura que contiene el LCR).
La mielina aísla los axones de los nervios; la composición química de la mielina en el SNC es producida por los oligodendrocitos y por las células de Schwann en el SNP.
 
Células del sistema nervioso.
Astrocitos. Forman parte de la barrera hematoencefálica.
Oligodendrocitos. Compuestos principalmente por grasa y sirven para aislar los axones.
Microglía. Son esencia macrófagos residentes (fagocitos).
 
Transmisión sináptica.
El primer mensajero químico o neurotransmisor que atraviesa la hendidura sináptica es una neurohormona, que se libera del axón de la primera célula hacia la dendrita de la segunda célula. Su acción está mediada por un receptor del neurotransmisor de la célula correspondiente. Normalmente, existe un segundo mensajero (nucleótido cíclico à proteína fosforilada).
Normalmente, los neurotransmisores quedan inactivados después de sus acciones postsinápticas en la célula diana, principalmente por mecanismos de hidrólisis.
 
Transmisión colinérgica.
La acetilcolina (ACh) puede tener dos efectos distintos que dependen de su lugar de origen en el sistema nervioso (central o periférico)
Nomenclatura de los agonistas y antagonistas de la acetilcolina.
Colinérgico. Agonista: Acetilcolina.
Nicotínico. Agonista: Nicotina. Antagonista: alfa-tubocurarina.
Nicotínico muscular. Agonista: Feniltrimetilamonio. Antagonista: elapid alfa-toxinas, alfa-tubocurarina.
Nicotínico neuronal (alfa y beta). Agonista: Oxotremorina. Antagonista: Propilbenzililcolina, quinuclidinil benzilato.
Muscarínico. Agonista: Muscarina, pilocarpina, oxotremorina. Antagonista: Atropina, propilbenzililcolina, quinuclidinil benzilato.
El antagonista clásico del efecto muscarínico es la atropina y el bloqueante mejor conocido de los receptores nicotínicos es la alfa-bungarotoxina, obtenida del veneno de serpiente.
 
Transmisión adrenérgica.
Adrenalina y noradrenalina. Dos tipos de receptores:
Receptores alfa-adrenérgicos: bloqueados por la fentolamina.
Receptores beta-adrenérgicos: bloqueados por el propranolol.
La dopamina es el precursor de la adrenalina y la noradrenalina.
 
Canales iónicos.
La neurona en reposo está bombeando continuamente sodio hacia el exterior de la célula y potasio hacia el interior, a través de los canales iónicos. Durante un potencial de acción tiene lugar una inversión momentánea de estos movimientos iónicos, repolarizando eficazmente la membrana en reposo.
El movimiento de iones calcio en la célula hace que la célula sincronice una actividad determinada, como la liberación de un neurotransmisor en la sinapsis.
 
Neurotransmisores
Las células nerviosas se comunican entre sí y con los tejidos donde ejercen sus efectos segregando una serie de mensajeros químicos denominados neurotransmisores.
Criterios para que una molécula se defina como neurotransmisor
· Síntesis en el interior de la neurona.
· Almacenamiento en la terminación nerviosa (vesículas sinápticas) antes de su liberación.
· Liberación en la terminal presináptica como respuesta a un estímulo específico (potencial de acción).
· Existencia de unión y reconocimiento de la molécula en la célula diana postsináptica.
· Presencia de mecanismos para la inactivación y finalización de la actividad.
Clasificación de los neurotransmisores
Acetilcolina (colinérgica)
Es sintetizada en el citoplasma neuronal a partir de colina y de la acetilcoenzima A mediante la acción de la enzima colinoacetiltransferasa (CAT).
La colina proviene a partir del: hígado (colina circulante); metabolismo de la fosfatidilcolina de membrana; espacio intersináptico, a partir de la hidrólisis de la acetilcolina por la acectilcolinesterasa.
El sistema de recaptación específico de colina de alta afinidad (SRCAA) puede ser bloqueado por el hemicolinio-3 (HC-3) y por algunos inhibidores metabólicos como la uabaína, el 2,4-dinitrofenol o la azida sódica.
El transportador de membrana de la acetilcolina pertenece a la famila de los Na+/dependientes.
Una vez sintetizada, se almacena en el terminal colinérgico presináptico. Se puede guardar de forma libre (disuelta en el citoplasma); en el interior de vesículas sinápticas; asociada a membranas.
Interior de vesículas sinápticas. Proceso de intercambio protónico dependiente de la acción de una ATPasa/H+. Se inhibe por el vesamicol, N-metilmaleimida, tributilina o bafilomicina.
El aumento de Ca2+ en el interior del terminal desencadena la movilización de la acetilcolina, tanto de la fracción que está en forma libre como de la asociada a las vesículas sinápticas.
Se suele liberar en las terminaciones de sus ramificaciones (sinapsis terminales).
Las proteínas acetilcolinesterasa (ACE) y la butirilcolinesterasa (BuCE) hidrolizan la acetilcolina. 
Receptores colinérgicos
Todas las fibras preganglionares simpáticas y parasimpáticas poseen como neurotransmisor específico o primario la acetilcolina, que interactúa con receptores colinérgicos nicotínicos.
Las fibras posganglionares parasimpáticas y algunas simpáticas son también de carácter colinérgico, la acetilcolina actúa sobre receptores muscarínicos.
Los receptores nicotínicos forman parte de un canal iónico cuya abertura controlan, mientras que los muscarínicos están asociados a diversos tipos de proteínas G.
N1: Esquelético (contracciones).
M2: Cardiaco y algunos lisos.
M3: Liso (aumenta calcio extracelular).
M4: Células endoteliales, útero.
 
Catecolaminas
Se denominan así por poseer un grupo aromático común 3,4-dihidroxifenilo o catecol y una cadena lateral etilamino con diversas modificaciones.
Se cree que estos compuestos tienen un efecto modulador general sobre algunas funciones globales del cerebro, como las emociones y el estado de alerta.
La vía clásica de la síntesis de catecolaminas requiere la actividad de cuatro enzimas.
1. 	Tirosina-hidroxilasa (TH): conversión de tirosina en dihidroxifenilalanina (L-dopa)
2. 	L-aminoácido-aromático-descarboxilasa (LAAD): conversión de L-dopa en dopamina
3. 	Dopamina-β-hidroxilasa (DBH): conversión de dopamina en noradrenalina.
4. 	Feniletanolamina-N-metiltransferasa (FNMT): conversión de noradrenalina en adrenalina.
Las células cromafines de la médula suprarrenal y algunas neuronas del tronco cerebral presentan todas las enzimas. Algunas células cromafines de la médula suprarrenal, neuronas ganglionares y numerosos grupos neuronales del SNC carecen de feniletanolamina-M-metiltransferasa, por lo tanto, sólo producen noradrenalina. Los grupos neuronales del SNC y algunas células periféricas carecen de dopamina-β-hidroxilasa, por lo tanto, sólo producen dopamina.
La mayor parte de las catecolaminas se encuentran almacenadas en gránulos o vesículas. El estímulo nervioso provoca la liberación de acetilcolina en la terminación preganglionar y la activación de receptores colinérgicos nicotínicos ocasiona la despolarización en la célula cromafín catecolaminérgica, la entrada de calcio y la iniciación del proceso de exocitosis de los gránulos.
El proceso de liberación posee múltiples influencias reguladores, de carácter facilitador e inhibidor. El principal elemento regulador es la misma noradrenalina liberada que actúa sobre autorreceptores (subtipo alfa2-adrenoceptor) e inhibe la liberación de más noradrenalina. La liberación de dopamina también está regulada por autorreceptores (dopaminérgicos D2).
Facilitadores de la liberación: angiotensina, acetilcolina, adrenalina (receptores beta) y el GABA (receptores GABAA).
Inhibidores de la liberación: La PGE2, los péptidos opioides, acetilcolina, dopamina, adenosina, GABA (receptores GABAB).
Proceso de inactivación
Las dos primeras enzimas que intervienen son la catecol-O-metiltransferasa (COMT) y la monoaminooxidasa (MAO).
Existen dos tipos de MAO: A y B. Ambas actúan sobre la dopamina, la tiramina y la triptamina; la A tiene mayor selectividad por la noradrenalinay la serotonina, mientras que la B actúa sobre la beta-feniletilamina y la bencilamina.
Receptores adrenérgicos
Reciben la señal de la adrenalina y la noradrenalina. Existen dos tipos: alfa y beta.
Los receptores alfa (alfa-adrenoceptores) estimulados por las tres catecolaminas con el orden de potencian: adrenalina > noradrenalina >> isoprenalina.
Los receptores beta (beta-adrenoceptores) estimulados con el orden de ptencia isprenalina > adrenalina > noradreanalina.
La contracción del músculo liso es consecuencia de la activación de receptores alfa, mientras que la relajación del músculo liso o la activación cardíaca son debidas a la activación de receptores beta.
 
Adrenalina (catecolamina)
En el corazón, la adrenalina incrementa la frecuencia cardíaca sinusal, la velocidad de conducción y la fuerza de contracción (beta1). Produce vasodilatación de las arteriolas del área muscular, de las coronarias y de otros territorios (beta2).
En el árbol bronquial produce una poderosa broncodilatación (beta2). En el útero reduce la frecuencia de contracciones (beta2). En la vejiga urinaria relaja el detrusor (beta) y contrae el esfínter (alfa).
En el músculo estriado puede actuar con la terminación presináptica motora y facilitar la liberación de acetilcolina en la placa motriz (alfa).
 
Noradrenalina (catecolamina)
La noradrenalina es el transmisor para los nervios posganglionares. La estimulación de estos nervios es la responsable de algunas características de la respuesta de «lucha o huida», como la estimulación de la frecuencia cardíaca, la sudoración, la vasoconstricción cutánea y la broncodilatación.
En el SNC también existen neuronas que contienen noradrenalina, sobre todo en el tronco encefálico. Sus axones se extienden en un entramado amplio por toda la corteza y modifican el estado global de atención y vigilia.
 
Dopamina (catecolamina)
Es el precursor de la noradrenalina, además se comporta como neurotransmisor independiente en diversos lugares del SN.
La mayoría de las fibras posganglionares liberan noradrenalina. Se liberan en las varicosidades que se encuentran a lo largo de las fibras, en su recorrido dentro del órgano que inervan (sinapsis de paso).
La dopamina constituye la señal neuroquímica utilizada por los quimiorreceptores del cuerpo carotídeo para el control del nivel de oxigenación de la sangre.
Es un transmisor fundamental en los nervios que interconectan los núcleos de los ganglios basales del cerebro, y controla los movimientos voluntarios.
En la periferia, la dopamina causa vasodilatación, y por ello se emplea en la clínica para estimular el flujo sanguíneo renal.
Receptores dopaminérgicos
Acoplados a proteínas G estimuladoras (D1 y D5) o inhibidoras (D2, D3 y D4).
Los receptores D1 están asociados a la activación de la adenililciclasa.
Los receptores D2 están asociados a la inhibición de la adenililciclasa o a la apertura de canales de potasio que provoca hiperpolarización.
La dopamina a dosis bajas provoca vasodilatación renal, mesentérica, cerebral y coronaria. En el túbulo renal inhibe la reabsorción de sodio y aumenta la diuresis. A altas dosis inhibe la liberación de noradrenalina en las terminaciones simpáticas y puede ocasionar hipotensión y bradicardia (D2).
 
5-hidroxitriptamina (serotonina)
La serotonina es una amina que se localiza y es sintetizada en las células enterocromafines del tracto gastrointestinal y en las neuronas serotonérgicas del SNC, mientras que en las plaquetas solo se almacena por un mecanismo de transporte activo.
La síntesis se produce a partir del aminoácido L-triptófano.
La serotonina es almacenada en estructuras vesiculares que la protegen de enzimas intracelulares (MAO).
En la glándula pineal, la 5-HT es sintetizada localmente para servir como precursor de la melatonina, hormona con una amplia actividad endocrina por su capacidad de actuar de modo especial sobre el hipotálamo.
Están más activos cuando el sujeto está despierto que cuando duerme y la serotonina puede controlar la capacidad de respuesta de las neuronas motoras de la médula espinal. Además, interviene en los llamados comportamientos vegetativos, como la alimentación, la conducta sexual y el control de la temperatura.
 
Histamina
Es sintetizada a partir del aminoácido L-histidina, mediante la L-histidina-descarboxilasa. Ésta enzima es inhibida por la alfa-metilhistidina y la brocresina.
Existen tres tipos de receptores histamínicos H1, H2 y H3
Los tipos H1 y H2 son los responsables fundamentales de la mayor parte de las acciones histamínicas, mientras que el H3 tiene un papel esencialmente modulador de la liberación de histamina.
Los H1 se encuentran en la membrana de células musculares lisas de vasos, bronquios y tracto gastrointestinal. Los H2 se hallan en la membrana de las células parietales de la glucosa gástrica, células musculares lisas de vasos, en células miocárdicas y del nodo sinusal, en diversos leucocitos y en mastocitos y células basófilas donde se comportan como autorreceptores. Los H3 se encuentran en el pulmón, estómago, intestino y páncreas.
 
Aminoácidos
GABA
El ácido gama-aminobutírico ejerce una función inhibitoria en el SNC.
La síntesis del GABA tiene lugar a partir del ácido glutámico, por la ácido glutámico-descarboxilasa (GAD).
El GABA es liberado en la terminación nerviosa por un mecaniso exocítico dependiente de calcio.
La inhibición postsináptica conlleva a la apertura del canal de cloro con entrada masiva de este ion e hiperpolarización de la célula. En la inhibición presináptica la activación del receptor GABAA provoca una despolarización.
A: asociado al canal de cloro (ionotrópico)
B: asociado a proteína G (metabotrópico)
 
Glicina
Se considera como el principal neurotransmisor inhibidor en el tronco cerebral y la médula espinal.
El papel fundamental es el control de la sensibilidad sensorial y de la función motora.
El receptor de glicina de las neuronas motoras es ionotrópico y se bloquea por la estricnina.
 
Glutamato
Neurotransmisor excitador más importante en el SNC.
Es sintetizado a partir del alfa-cetoglutarato mediante un proceso de transaminación. También puede ser formado a partir de la glutamina bajo la acción de la enzima mitocondrial glutaminasa.
El glutamato lo reciclan transportadores de alta afinidad hacia el interior de las neuronas y las células de la glía. Las células gliales lo convierten en glutamina, que se difunde otra vez a la neurona. La glutaminasa mitocondrial en la neurona regenera el glutamato para su reutilización.
La glicina es un cofactor obligatorio para el receptor NMDA. La activación de receptores NMDA aumenta la producción de óxido nítrico.
 
El receptor nicotínico de ACh es comparativamente no específico para el sodio y el potasio, y causa despolarización, mientras que el receptor GABAA es un canal de cloruro y causa hiperpolarización.
La adrenalina actúa sobre todas las clases de receptores, mientras que la noradrenalina es más específica para los receptores a. Los b-bloqueantes, como el atenolol, se utilizan para tratar la hipertensión y el dolor torácico (angina) en la cardiopatía isquémica, ya que antagonizan los efectos estimuladores de las catecolaminas sobre el corazón.
La noradrenalina es captada hacia las células mediante un transportador de alta afinidad y es catabolizada por la enzima monoaminooxidasa (MAO). La oxidación posterior y la metilación por parte de la catecolamina-O-metiltransferasa (COMT) convierte los productos a metanefrinas y ácido vanililmandélico (ácido 4-hidroxi-3-metoximandélico), que pueden medirse en la orina y servir de índices de la función de la médula suprarrenal. Su concentración es especialmente elevada en los pacientes con un tumor de la médula suprarrenal conocido como feocromocitoma. Este tumor provoca hipertensión por la acción vasoconstrictora de las catecolaminas que produce.