QUÍMICA CEREBRAL

1. LA SINAPSIS QUÍMICA

Gran parte de la comunicación de información biológica se transmite mediante compuestos químicos naturales. Por ejemplo, una sustancia se difunde a través de la hendidura sináptica y excita o inhibe a la neurona del otro lado (Rosenzweig M.R. y Leiman A.I. Pág. 195).

Comunicación entre las neuronas en el sistema nervioso humano, se logra primordialmente por la liberación de neurotransmisores en las sinapsis química (Gilman, S. y Newman S.W. Pág. 247).

Esta comunicación detem1ina que las neuronas estén en contacto funcional unas con otras, así con células del músculo esquelético, cardiaco, liso y las glándulas (Straton D.B. Pág. 91).

Los contactos funcionales que se establecen entre las neuronas y otras células se denominan SINAPSIS, término que significa conexión  y fue introducido por el fisiólogo inglés Sherrington.

La “conexión”, en realidad se establece a través de un espacio sináptico lleno de líquido extracelular, que separa la membrana de la célula presináptica de la membrana de la membrana celular postsináptica.

El espacio sináptico es muy estrecho y por lo general mide 20nm (nanómetros) de ancho, espacio suficiente para transmitir o interrumpir en forma súbita la transmisión de impulsos nerviosos (Ob. Cit.).

Se tienen las siguientes clases de sinapsis:

1. Por su mecanismo de acción:

1.1 Sinapsis químicas. En este tipo de sinapsis el espacio sinaptico es de 20 a 40 nm (nanómetros). Aquí el contacto sináptico se lleva a cabo en forma efectiva mediante la liberación de neurotransmisores químicos.

Los neurotransmisores químicos, pueden excitar o inhibir a las células o neuronas en su actividad fisiológica. Intervienen en la memoria  y el aprendizaje, generando cambios efectivos.

1.2 Sinapsis eléctrica o efapsis. El impulso nervioso se propaga de una neurona a otra por medio de circuitos locales. El espacio sináptico,  en las sinapsis eléctricas, miden 3.5nm (nanómetros) Por poseer canales en unión íntima, pareciera que hay una continuidad estructural en el espacio sináptico.

Esta clase de sinapsis puede encontrarse en el corazón, el músculo liso y es epitelio hepático. Su conducción más rápida, estandarizada y transmiten señales despolarizadoras frente a un peligro y no ejercen acciones inhibitorias efectivas.

2. Por sus efectos químicos del neurotransmisor liberado:

2.1. Sinapsis excitatorias. Son aquellas que despolarizan a la membrana postsináptica, generando actividad fisiológica en el organismo (corresponde al Potencial de Acción en su fase de despolarización). La Ach, ejerce funciones excitatorias musculares en el organismo.

2.2. Sinapsis inhibitorias. Son las que frenan la actividad de las neuronas en el organismo. Sus mecanismos fisiológicos corresponden al Potencial de membrana en reposo. El GABA (ácido gamma amino butírico) es el inhibidor principal.

3. POR LA PORCIÓN NEURONAL QUE INTERVIENE:

Por el lugar de contacto de una neurona con otra, las sinapsis pueden ser Somasomáticas (de un cuerpo neuronal con otro), dendrodendríticas (de unas dendritas con otras), axoaxónicas (de un axón con otro), somadendríticas (cuerpo con dendríta), somaaxónicas (cuerpo con axón), etc.

¿CÓMO SE PRODUCE UNA SINAPSIS?

En una sinapsis intervienen, los estímulos diversos provenientes del mundo exterior e interior que excitan o inhiben a las neuronas, las estructuras y componente físicos de la neurona (membranas pre y postsinápticas, vesículas sinápticas, etc.) y sus componentes químicos (agua, proteínas, iones, etc.) con sus neurotransmisores correspondientes (acetilcolina, noradrenalina, dopamina, serotonina)

En una sinapsis eléctrica, intervienen los canales iónicos con sus cargas positivas y negativas (Na+, k+, Cl- y A-, etc.).

El proceso de la sinapsis química puede describirse en una serie de pasos:

1. Elaboración del neurotransmisor en el cuerpo neuronal.

2. Descenso del neurotransmisor por el axón, hasta los botones terminales o espinas dendríticas. El neurotransmisor viaja en las vesículas sinápticas y llega a la membrana presináptica. Las vesículas sinápticas miden entre 40 a 200 nm (nanómetros). Velocidad de conducción: 0.5m/seg.

3. Liberación del neurotransmisor al espacio sináptico, proceso que recibe el nombre de exocitosis. La hendidura sináptica mide entre 20 y 30 nm (nanómetros).

4. Reabsorción del neurotransmisor por la membrana postsináptica de la siguiente neurona. Esta comunicación química sigue operándose en toda la vía neuronal, hasta llegar el músculo o glándula correspondiente. Cumpliéndose su función correspondiente (movimiento, sueño, vigilia, estados emocionales, etc.).

5. Intervención de su enzima correspondiente, para descomponerlo en sus elementos constituyentes. Por ejemplo, la Ach, al mover a los músculos,  interviene la Ache, para descomponerlo en acetil y colina, para luego retornar al cuerpo neuronal en su proceso de pinocitosis (axón, membrana postsináptica, espacio sináptico, membrana de la neurona presináptica, axón nuevamente, cuerpo neuronal) y volver a reiniciar el proceso químico.

Cuando el impulso nervioso químico, va de la neurona transmisora a la neurona receptora, la conducción se llama ORTODROMICA y al proceso de regreso se le denomina conducción ANTIDROMICA.

A los enzimas que descomponen a los neurotransmisores, son los “Esterasas”.

Por ejemplo, a la enzima que descompone a la Ach (acetilcolina) es la Ache ( Acetilcolinesterasa)

2. LOS NEUROTRANSMISORES

Como en la inmensa mayoría de las sinapsis de los mamíferos y otros vertebrados, la hendidura sináptica es demasiado ancha para la transmisión eléctrica, por esta razón se necesita la transmisión química para establecer el contacto funcional.

En los invertebrados, algunas sinapsis se controlan por medios eléctricos en vez de depender de la transmisión química, en las sinapsis eléctricas la hendiduras sináptica es por lo general más angosta que en las sinapsis químicas, por cumplir funciones defensivas del organismo ante situaciones de peligro.

Un neurotransmisor es una sustancia química elaborada al interior de las neuronas y que van a cumplir funciones de comunicación interneuronal para determinar diversas formas de actividad del organismo, como el movimiento, la vigilia, estado emocionales, el sueño y otras formas de excitación o de inhibición.

Para que una sustancia química sea considerada como neurotransmisor, debe reunir las siguientes exigencias:

1. Que se sintetice en la neurona (elaboración)

2. Que esté presente en el terminal presináptico y se libere en cantidades suficientes y ejerza un efecto definido sobre la neurona postsináptica u órgano efector.

3. Cuando se administra un fármaco en concentraciones razonables, active los mismos canales iónicos endógenos, mimetizándose al igual que los neurotransmisores naturales.

4. La existencia de una enzima, para descomponer al neurotransmisor en el lugar donde actúe (Jessell T.M. Kandel E. R. y Shwartz, H. Pág. 316 ).

Un mismo neurotransmisor puede cumplir diversas funciones:

1. Como transmisor convencional, actuando directamente en las neuronas o células vecinas.

2. Como modulador, regulando la función correspondiente.

3. Como neurohormona, liberando el neurotransmisor al torrente sanguíneo.

Los neurotransmisores pueden ser de las siguientes clases: monoaminas, acetilcolina, encefalinas, péptidos y otros aminoácidos.

Principales neurotransmisores:

1. Acetilcolina

– Símbolo: Ach (Acetilcolina).

– Enzima que lo descompone: Ache (acetilcolinesterasa).

– Localización: Sinapsis de los nervios motores, uniones neuromusculares del esqueleto, en los ganglios del sistema nervioso autónomo y periférico, en las regiones hipotalámicas y en las regiones motoras de la corteza cerebral.

-Fisiología: La Ach, se forma en los cuerpos neuronales y es transportado por los axones hasta los terminales presinápticos de las uniones neuromusculares o glandulares. El neurotransmisor Ach es liberado al espacio sináptico luego es reabsorbido por los receptores de la membrana postsináptica, hasta llegar y activar a la fibra muscular o glandular. Producido el movimiento actúa la enzima Ache (acetilcolinesterasa) para descomponer a la Ach, en acetil y colina, los cuales retoman al cuerpo celular para recomponer nuevamente la Ach.

La Ach puede ser bloqueada por algunas sustancias. La droga bloqueadora de la acetilcolina que más se conoce es el CURARE (droga que utilizan los selváticos para cazar animales colocando esta sustancia en la punta de sus flechas o dardos de la cerbatana). EL CURARE impide que el ACH active al receptor postsináptico, deteniendo al proceso bioquímico y generando inmovilidad o parálisis en el músculo o glándula correspondiente. Este fenómeno ocurre porque las moléculas del CURARE ocupan el sitio sináptico de la Ach y es obstaculizado para actuar, produciendo la parálisis total o parcial. Los músculos no responden más a las órdenes, la transmisión de éstas, queda bloqueada en algunas sinapsis entre el nervio y el músculo.

Otro bloqueador de la Ach es la bungorotoxina, veneno de la serpiente húngaro de Taiwan.

El bloqueador de la ACHE (acetilcolinesterasa) es la droga de nombre PROSTIGMINA. Al no permitir la descomposición la ACHE de la ACH en acetil y colina, la ACH sigue actuando sobre el músculo o glándula produciendo contracciones prolongadas e incontrolables (temblor muscular o glandular). Este fenómeno, ocurre en la enfermedad del Parkinson y los cambios terminales colinérgicos en la corteza cerebral es causa de la enfermedad de Alzeimer .

LOS TRANSMISORES AMINAS BIOGENTICOS (MONOAMINAS)

Las monoaminas, como transmisores del SNC, incluye a las catecolaminas (dopamina, noradrenalina y adrenalina), las indolaminas ( serotonina) y las histaminas.

Las catecolaminas, son producidas en el encéfalo y en los ganglios simpáticos a partir de una aminoácido precursor de nombre TIROSI:\A. por una secuencia de etapas enzimáticas, en las cuales la Dopamina aparece primero.

Las indolaminas, como la Serotonina es producida en el encéfalo a partir del aminoácido de nombre TRIPTOFANO.

La Histamina, se sintetiza a partir de la Hisidina.

2.1. LA DOPAMINA

-Símbolo: DA (DOPA) Dopamina.

-Localización: Esta sustancia se localiza en la retina. bulbo olfatorio, diencéfalo, tallo encefálico (tubo hipofisiario e infundibular), sustancia negra, y el área ventral del tegmento del mesencéfalo (AVT).

El sistema dopaminérgico nigroestriado, controla la función motora de los movimientos involuntarios, por estar en relación con los ganglios basales ubicados en la cara basal del cerebro.

-Función: La Depamina nos permite mantenernos en vigilia.

-Anomalías en la neurotransmisión dopaminérgica: el desbalance dopaminérgico en su incremento produce la esquizofrenia, aumenta el Cloro y el sujeto huele acídico, por el deterioro de neuronas dopaminérgicas de área ventral del tegmento mesencefálico.

El parkinsonismo, resulta del daño de las neuronas del sistema dopaminérgico nigroestriado, por la pérdida de los impulsos inhibidos de las neuronas del núcleo caudado y putamen.

El tratamiento de la enfermedad de Parkinson, se realiza administrando L-DOPA o implantando tejido nervioso fetal de la médula adrenal en las cavidades intraventriculares. El tejido implantado puede persistir durante años y producir cantidades destacables de dopamina (Jessell, Kandel y Schwartz, Pág. 319).

LA NORADRENALINA O NOREPINEFRINA:

-Símbolo: NA (Noradrenalina).

-Localización: Segregada por la médula suprarrenal y terminaciones nerviosas simpáticas postglandulares. Los cuerpos celulares de los ganglios simpáticos, dan origen a todas las fibras postganglionares.

Los cuerpos noradrenérgicos se proyectan al Tallo Cerebral (núcleos tegmentales noradrenérgicos y en el locus ceruleus).

-La Noradrenalina se encuentra también en grandes cantidades en el hipotálamo, sistema límbico y estructuras cerebrales que influyen primordialmente en el sistema nervioso autónomo.

Muchas enfermedades psicosomáticas como la palmasudoración, taquicardias, úlcera, rubor, ansiedad, depresión, etc. se explican como una alteración de las porciones de la Noradrenalina.

ADRENALINA

La adrenalina es una neurohormona catecolamínica que aparece como respuesta fisiológica al estrés. Es también liberada por la médula suprarrenal y las terminaciones simpáticas postganglionares.

Se encuentra adrenalina en el Tallo encefálico inferior, partes lateral y dorsal del tegmento mesencefálico, así como el hipotálamo.

La Adrenalina y la Noradrenalina, actúan sobre los receptores: Alfa-1, Alfa-2, Beta-1 y Beta-2 (Los Beta-1 se encuentran en el cerebro y los Beta-2, en el cerebelo).

3. INDOLAMINAS:

3.1. La Serotonina (5-HIDROXITRIPTAMINA, 5-HT)

– Símbolo: SE (Serotina).

– Localización: Tallo encefálico: núcleos del Rafé del Mesencéfalo, glándula pineal.

– Síntesis: Se deriva del Triptófano.

– Función: Sueño, y regulación de las emociones.

La alteración de la Serotonina, puede producir los siguientes efectos: si hay déficit, la presencia de insomnio y si hay un aumento determinar un sueño muy profundo. Asimismo, puede producir estados psicóticos, atenuar la transmisión de dolor y respuestas a las drogas alucinógenas.

Al actuar directamente el LSD sobre las células de Rafé, obligan a éstas a detenerse en su actividad (Aghahanian, Bloom y otros) La Reserpina, poderoso tranquilizante, hace que el contenido de la Serotonina cerebral disminuya notablemente, produciendo depresión en el sujeto.

La administración de drogas influyen en la modificación del carácter y las emociones del sujeto. Las drogas sedantes que causan depresión hacen disminuir el contenido cerebral de aminas biogenéticas. Las drogas que combaten la depresión y despiertan euforia o júbilo, aumentan en el cerebro las aminas biogenéticas (Schildkraut y Kety, 1967).

Por esta razón se afirma que la depresión humana puede deberse a deficiencias de aminas biogenéticas cerebrales, es decir la felicidad consiste en la cantidad de aminas biogenéticas que existen en el cerebro” .

4. LOS TRANSMISORES AMINOÁCIDOS

Un grupo de aminoácidos que desempeñan la función de neurotransmisores, son también constituyentes universales de las células.

LA GLICINA, que se sintetiza probablemente a partir de la Serina, se encuentra en las interneuronas inhibitorias en la médula espinal.

EL GLUTAMATO cumple funciones excitatorias. Proviene de la glutamina y se localizan en diversas áreas del SNC (Vías corticoestriadas, etc.).

EL GABA está presente en concentraciones elevadas en todo el sistema central y también se detecta en otros tejidos (especialmente en células de islote del páncreas y de la glándula adrenal). Una clase importante de interneuronas inhibitorias de la médula espinal utiliza el GABA como transmisor.

Se cree que el GABA es el neurotransmisor inhibitorio principal en muchos lugares del encéfalo, ejemplo se encuentran en varias interneuronas inhibitorias y en los gránulos en el bulbo olfatorio. También se cree que se libera en las células amacrinas de la retina, las células de Purkinje del cerebelo y en las células en cesta de la piel y neuronas del hipocampo.

5. NEUROPEPTIDOS

Los péptidos son producidos en el cuerpo celular, a través de la preparación de una proteína dirigida por RNA de la cual se separa más tarde el péptido activo por medio de peptidasas.

Los Péptidos Opiodes, provienen del precursor pro-opiomelanocortina (precursor de la Beta-Endortina.)

Los transmisores opiodes, parecen ser importantes en sistemas neurales que responden al estrés, en las vías del color y en circuitos de control cardiovascular y han sido encontrados también en sistemas que procesan la información del dolor visceral y somático y en el sistema límbico.

El Sistema Opiotérgico, es de gran importancia en la regulación de la función neuroendocrina hipotalámica-hipofisiaria.

Los opiodes endógenos, es la familia de los transmisores peptídicos, con los narcóticos propios del cuerpo, considerados como encefalinas o endortinas.

La Sustancia P, es un transmisor del Asta Dorsal de la médula Espinal y está asociado con la transmisión de mensajes de dolor, tanto en la médula espinal como en el encéfalo.

Bibliografia

Salas, J. (2004). Neuropsicología. Perú