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Neurotransmisores
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Los neurotransmisores son sustancias usadas por las neuronas para comunicarse con otras y con los tejidos sobre los que actuarán (denominados tejidos diana o tejidos blanco) en el proceso de la transmisión sináptica (neurotransmisión).
Los neurotransmisores son sintetizados y liberados en las terminaciones nerviosas a nivel de la hendidura sináptica. Luego de liberados, los neurotransmisores se ligan a proteínas receptoras en la membrana celular del tejido diana. El tejido diana puede entonces excitarse, inhibirse, o modificarse funcionalmente.
Existen más de 40 neurotransmisores en el sistema nervioso humano; algunos de los más importantes son: acetilcolina, norepinefrina, dopamina, ácido gamma-aminobutírico (GABA), glutamato, serotonina e histamina.
En este artículo abordaremos el mecanismo de la neurotransmisión, la clasificación de los neurotransmisores, y aspectos clínicos referentes a algunas anomalías asociadas tanto con excesos y deficiencias de neurotransmisores.
| Neurotransmisores excitatorios | Glutamato (Glu) Acetilcolina (ACh) Histamina Dopamina (DA) Norepinefrina (NE); también conocida como noradrenalina (NAd) Epinefrina (Epi); también conocida como adrenalina (Ad) |
| Neurotransmisores inhibitorios | Ácido gamma-aminobutírico (GABA) Serotonina (5-HT) Dopamina (DA) |
| Neuromoduladores | Dopamina (DA) Serotonina (5-HT) Acetilcolina (ACh) Histamina Norepinefrina (NE) |
| Neurohormonas | Factores liberadores hipotalámicos Oxitocina (Oxt) Vasopresina; también conocida como hormona antidiurética (ADH) |
- Mecanismo de la neurotransmisión
- Clasificación
- Trastornos asociados con neurotransmisores
- Bibliografía
¿Qué tal recordar un poco sobre el sistema nervioso de forma general antes de continuar con este artículo? Revisa el siguiente video sobre este tema:
Mecanismo de la neurotransmisión
Las neuronas se comunican con sus tejidos diana mediante sinapsis a nivel de las cuales liberan sustancias químicas denominadas neurotransmisores (ligandos). Como esta comunicación es mediada por sustancias químicas, el proceso es conocido como neurotransmisión química y ocurre dentro de las sinapsis químicas
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Cada sinapsis consta de:
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Membrana presináptica – Membrana del botón terminal (axón terminal) de la fibra nerviosa presináptica.
-
Membrana postsináptica – Membrana de la célula diana (sobre la que la neurona actuará)
- Hendidura sináptica – El espacio ubicado entre las membranas pre y postsinápticas.
Dentro del botón terminal de la fibra nerviosa presináptica, se producen y almacenan numerosas vesículas que contienen neurotransmisores. Cuando la membrana presináptica es despolarizada por un potencial de acción, se abren los canales de calcio dependientes del voltaje de esta membrana. Esto a su vez genera un ingreso de iones de calcio hacia el botón terminal, lo cual modifica el estado de ciertas proteínas de la membrana presináptica, resultando finalmente en la salida (exocitosis) de los neurotransmisores desde el botón terminal hacia la hendidura sináptica.
Tras cruzar la hendidura sináptica, los neurotransmisores se ligan a sus receptores en la membrana postsináptica. Una vez que esto ocurre, los canales ligando dependientes de la membrana postsináptica pueden abrirse o cerrarse. La apertura o cierre de estos canales iónicos altera la permeabilidad de la membrana postsináptica a los iones calcio, sodio, potasio y cloro. Esto subsecuentemente desencadena una respuesta inhibitoria o estimulatoria.
Si un neurotransmisor estimula a una célula a realizar una acción, entonces hablamos de un neurotransmisor excitatorio actuando en una sinapsis excitatoria. Por otra parte, si se inhibe a la célula diana, se habla de un neurotransmisor inhibitorio actuando en una sinapsis inhibitoria. Por lo tanto, el tipo de sinapsis y la respuesta del tejido depende del tipo de neurotransmisor. Los neurotransmisores excitatorios causan despolarización de las células postsinápticas y generan un potencial de acción; por ejemplo, la acetilcolina estimula la contracción muscular. Las sinapsis inhibitorias en cambio causan hiperpolarización de las células diana, aumentando el umbral de excitación y de este modo inhibiendo su acción. Por ejemplo el GABA inhibe los movimientos involuntarios.
El neurotransmisor liberado en la hendidura sináptica actúa por un corto periodo de tiempo, solo minutos o incluso segundos. Puede ser degradado por enzimas, o reabsorbido por el botón terminal de la membrana postsináptica mediante mecanismos de recaptación para ser reciclado. Los neurotransmisores más conocidos por su acción excitatoria rápida pero efímera son acetilcolina, norepinefrina (noradrenalina) y epinefrina (adrenalina). GABA por otra parte, es el principal neurotransmisor inhibitorio.
La actividad sináptica repetitiva puede generar efectos a largo plazo en la neurona receptora, incluyendo cambios estructurales como la formación de nuevas sinapsis, alteración en el árbol dendrítico, o crecimiento de axones. Un ejemplo de esto es el proceso de aprendizaje -mientras más estudias y repasas, más sinapsis se crean en tu cerebro y te permiten recuperar la información cuando la requieras.
Para aprender un poco más sobre la histología de las neuronas, revisa el siguiente material de estudio:
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Aparte de los neurotransmisores, hay otras sustancias asociadas a las sinapsis, denominadas neuromediadores (neuromoduladores). La neuromodulación difiere de la neurotransmisión en el tiempo de acción sobre la sinapsis. Los neuromoduladores no son reabsorbidos o degradados tan rápidamente como los neurotransmisores. Al contrario, permanecen durante un periodo significativo de tiempo en el líquido cefalorraquídeo (LCR), influenciando (modulando) la actividad de numerosas otras neuronas en el cerebro. Los neuromoduladores más conocidos son además neurotransmisores, como dopamina, serotonina, acetilcolina, histamina y norepinefrina.
Otro grupo de sustancias químicas asociadas a la neurotransmisión son las neurohormonas. Se sintetizan en las neuronas y son secretadas al torrente sanguíneo el cual las transporta a regiones distantes del cuerpo. Los mejores ejemplos son las hormonas liberadoras hipotalámicas oxitocina y vasopresina (hormona antidiurética).
Clasificación
Los neurotransmisores pueden clasificarse como excitatorios o inhibitorios.
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La función de los neurotransmisores excitatorios es activar receptores en la membrana postsináptica y aumentar los efectos del potencial de acción. En contraparte, los neurotransmisores inhibitorios actúan evitando un potencial de acción. Además de ser clasificados en excitatorios e inhibitorios, los neurotransmisores también pueden clasificarse según su estructura química:
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Aminoácidos – GABA, glutamato
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Monoaminas – serotonina, histamina
- Catecolaminas (una subcategoría de las monoaminas) – dopamina, norepinefrina, epinefrina
Los siguientes son los neurotransmisores más estudiados y comunes.
Acetilcolina
La acetilcolina (ACh) es un neurotransmisor excitatorio secretado por neuronas motoras (neuronas que inervan células musculares), núcleos basales, neuronas preganglionares del sistema nervioso autónomo, y neuronas preganglionares de los sistemas nerviosos parasimpático y simpático.
| Tipo | Excitatorio excepto en el corazón (inhibitorio) |
| Sitio de secreción | Neuronas motoras, núcleos basales, neuronas preganglionares del sistema nervioso autónomo, neuronas postganglionares del sistema nervioso parasimpático, neuronas postganglionares que inervan glándulas sudoríparas |
| Funciones | Regula el ciclo del sueño, esencial para el funcionamiento muscular |
Su función principal es estimular la contracción muscular. La única excepción es en las terminaciones parasimpáticas del nervio vago a nivel del plexo cardíaco, donde actúa como neurotransmisor inhibitorio del corazón.
También puede encontrarse en neuronas sensitivas y en el sistema nervioso autónomo, cumpliendo un rol en la programación del “estado de sueño”, encontrándose en altas cantidades durante la vigilia y sueño REM, pero en bajas cantidades durantes las fases más profundas del sueño. La acetilcolina cumple un rol fundamental en el funcionamiento normal de la musculatura. Por ejemplo, algunas plantas venenosas como la cicuta y aquellas de las cuales se extrae el curare causan parálisis muscular bloqueando los receptores de acetilcolina en las células musculares. La conocida toxina botulínica (comercializada comúnmente como Botox) funciona evitando la liberación de acetilcolina desde las vesículas del botón terminal, provocando parálisis del músculo efector.
Norepinefrina (noradrenalina)
La norepinefrina (NE), también conocida como noradrenalina (NAd), es un neurotransmisor excitatorio producido en el tronco encefálico, hipotálamo y glándulas suprarrenales, el cual es liberado al torrente sanguíneo. En el cerebro, la norepinefrina eleva los niveles de alerta y vigilia.
| Tipo | Excitatorio |
| Sitio de secreción | Tronco encefálico, hipotálamo, glándulas suprarrenales |
| Funciones | Incrementa los niveles de alerta y vigilia, estimula numerosos procesos fisiológicos |
En el cuerpo la norepinefrina es secretada por la mayoría de los nervios simpáticos postganglionares y actúa estimulando procesos fisiológicos. Por ejemplo, es muy importante en la producción endógena de epinefrina. Se ha observado conexión entre la norepinefrina y desórdenes del estado anímico como ansiedad y depresión, casos en los cuales su concentración es anormalmente baja. En contraparte, una concentración anormalmente alta podría llevar a alteraciones del ciclo del sueño.
Epinefrina (adrenalina)
La epinefrina (Epi) o adrenalina (Ad), es un neurotransmisor excitatorio producido por las células cromafines de la glándula suprarrenal. Se encarga de preparar al cuerpo para la reacción de lucha o huida. Esto significa que cuando una persona es altamente estimulada (miedo, enojo, etc.), se liberan altas cantidades de epinefrina al torrente sanguíneo.
| Tipo | Excitatorio |
| Sitio de secreción | Células cromafines de la médula de la glándula suprarrenal |
| Funciones | Reacción de lucha o huida (incremento en la frecuencia cardíaca, aumento de la presión sanguínea, aumento de la producción de glucosa) |
Esta liberación de adrenalina incrementa la frecuencia cardíaca, la presión sanguínea, y la obtención de glucosa a nivel del hígado (glucogenólisis). De esta manera, los sistemas nervioso y endocrino preparan al cuerpo para situaciones peligrosas y extremas incrementando la disponibilidad de nutrientes para tejidos clave en esta respuesta, como el músculo esquelético.
Dopamina
La dopamina es un neurotransmisor secretado por las neuronas de la sustancia negra del mesencéfalo. es considerada un tipo especial de neurotransmisor ya que sus efectos son tanto excitatorios como inhibitorios, dependiendo a qué receptor se ligue.
| Tipo | Excitatorio e inhibitorio |
| Sitio de secreción | Sustancia negra |
| Funciones | Inhibe movimientos innecesarios, inhibe la liberación de prolactina, y estimula la secreción de hormona del crecimiento |
Como parte del sistema motor extrapiramidal que involucra también a los núcleos de la base, la dopamina es importante para la coordinación de movimientos inhibiendo aquellos que no son necesarios. En la hipófisis, inhibe la liberación de prolactina, y estimula la secreción de la hormona del crecimiento.
La deficiencia de dopamina asociada a la destrucción de la sustancia negra lleva a la denominada enfermedad de Parkinson. El incremento de actividad de las neuronas dopaminérgicas contribuye a la fisiopatología de algunos desórdenes psicóticos y de la esquizofrenia. El abuso del alcohol y drogas puede incrementar temporalmente los niveles de dopamina en la sangre, llevando a un estado de confusión y dificultad para la concentración. Sin embargo, una secreción apropiada de dopamina en el torrente sanguíneo cumple un papel fundamental en la motivación o deseo de llevar a cabo una tarea determinada.
GABA
El ácido gamma-aminobutírico (GABA) es el neurotransmisor inhibitorio más poderoso producido por las neuronas de la médula espinal, cerebelo, núcleos de la base, y numerosas áreas de la corteza cerebral. Es un derivado del glutamato.
| Tipo | Inhibitorio |
| Sitio de secreción | Neuronas de la médula espinal, cerebelo, núcleos de la base, y varias áreas de la corteza cerebral. |
| Funciones | Reduce la excitabilidad neuronal en el sistema nervioso |
Las funciones del GABA están íntimamente relacionadas con el humor y las emociones. Es un neurotransmisor inhibitorio que actúa como un freno para los neurotransmisores excitatorios; por lo tanto niveles anormalmente bajos de GABA pueden provocar ansiedad. Está ampliamente distribuido en el cerebro y cumple un importante rol en la reducción de la excitabilidad neuronal a lo largo del sistema nervioso.
Glutamato
El glutamato (Glu) es el neurotransmisor excitatorio más poderoso en el sistema nervioso central, lo cual asegura la homeostasis en conjunto con los efectos del GABA. Es secretado por neuronas de varias de las vías sensitivas que ingresan al sistema nervioso central, así como también en la corteza cerebral.
| Tipo | Excitatorio |
| Sitio de secreción | Neuronas sensitivas y corteza cerebral |
| Funciones | Regula la excitabilidad del sistema nervioso central, procesos de aprendizaje, memoria |
El glutamato es también el neurotransmisor más común en el sistema nervioso central; cumple roles en la regulación de la excitabilidad general del sistema nervioso central, procesos de aprendizaje y en la memoria. Dada la influencia que ejerce sobre la excitabilidad, niveles inapropiados de glutamato en sus sitios de neurotransmisión pueden contribuir al desarrollo de epilepsia, desórdenes cognitivos y afectivos.
Serotonina
La serotonina (5-hidroxitriptamina, 5-HT) es un neurotransmisor inhibitorio que ha sido íntimamente relacionado con las emociones y el humor. Es secretado por las neuronas del tronco encefálico y por neuronas que inervan el tracto gastrointestinal (pertenecientes al denominado sistema nervioso entérico). Además, se encuentra en las plaquetas (trombocitos), las cuales la liberan durante la coagulación (hemostasia).
| Tipo | Inhibitorio |
| Sitio de secreción | Neuronas del tronco encefálico y tracto gastrointestinal, trombocitos |
| Funciones | Regula la temperatura corporal, la percepción del dolor, emociones, y ciclo del sueño |
Participa en la regulación de la temperatura corporal, percepción del dolor, emociones y ciclo del sueño. Una secreción insuficiente de serotonina podría resultar en un funcionamiento deficiente del sistema inmunitario, así como en una serie de desórdenes emocionales como depresión, descontrol de impulsos, trastorno obsesivo compulsivo, e inclusive tendencias suicidas.
Histamina
La histamina es un neurotransmisor excitatorio producido por neuronas hipotalámicas, células de la mucosa gástrica, mastocitos, y basófilos en la sangre. En el sistema nervioso central es importante para la vigilia, presión sanguínea, dolor y comportamiento sexual. Además incrementa la acidez del estómago.
| Tipo | Excitatorio |
| Sitio de secreción | Hipotálamo, células de la mucosa gástrica, mastocitos, y basófilos en la sangre. |
| Funciones | Regula la vigilia, presión sanguínea, dolor y comportamiento sexual; incrementa la acidez del estómago, es mediador de respuestas inflamatorias |
Uno de sus roles principales tiene que ver con la respuesta inflamatoria, además actúa en una serie de otros eventos como la vasodilatación y la regulación de la respuesta inmune frente a cuerpos extraños. Por ejemplo, cuando se introducen alérgenos en el torrente sanguíneo, la histamina colabora en la lucha contra estos, causando prurito (picazón) en la piel o irritación en la garganta, nariz y/o pulmones.
Pon a prueba tu conocimiento sobre las neuronas con el siguiente cuestionario:
Trastornos asociados con neurotransmisores
Enfermedad de Alzheimer
La enfermedad de Alzheimer es un desorden neurodegenerativo caracterizado por un daño progresivo a los procesos de aprendizaje y memoria. Está asociado con una carencia de acetilcolina en ciertas regiones del cerebro.
Depresión
Se cree que la depresión es causada por una disminución en los niveles de norepinefrina, serotonina y dopamina en el sistema nervioso central. Por tanto, el tratamiento farmacológico de la depresión apunta a aumentar las concentraciones de estos neurotransmisores en el sistema nervioso central.
Esquizofrenia
La esquizofrenia, una enfermedad mental severa, ha sido asociada con cantidades excesivas de dopamina en los lóbulos frontales, lo cual genera episodios psicóticos en estos pacientes. Los fármacos antagonistas de los receptores de dopamina son usados a menudo para ayudar a pacientes con esta condición.
Enfermedad de Parkinson
La destrucción de la sustancia negra lleva a la pérdida de la única fuente de dopamina del sistema nervioso central. La depleción de dopamina genera los característicos temblores musculares incontrolables vistos en pacientes que sufren de Parkinson.
Epilepsia
Algunas condiciones epilépticas son causadas por la falta de neurotransmisores inhibitorios como GABA, o por el incremento de neurotransmisores excitatorios como el glutamato. Dependiendo de la causa de los episodios, el tratamiento puede estar orientado a incrementar la concentración de GABA o disminuir la concentración de glutamato.
Enfermedad de Huntington
Además de la epilepsia, una reducción crónica de GABA en el cerebro puede provocar la enfermedad de Huntington. Es una enfermedad hereditaria relacionada con una anormalidad en el ADN, que puede llevar a una disminución en la capacidad de las neuronas para captar GABA. No hay cura para la enfermedad de Huntington, pero podemos tratar sus síntomas incrementando farmacológicamente la cantidad de neurotransmisores inhibitorios.
Miastenia gravis
La miastenia gravis es una rara condición autoinmune caracterizada por una falla de la neurotransmisión a nivel de las uniones neuromusculares, llevando a fatiga y debilidad muscular sin atrofia.
Con bastante frecuencia la miastenia gravis resulta de anticuerpos circulantes que bloquean los receptores de acetilcolina a nivel postsináptico de la unión neuromuscular. Esto inhibe los efectos excitatorios de la acetilcolina en los receptores nicotínicos de las uniones neuromusculares. En otra forma mucho menos frecuente, la debilidad muscular puede resultar de un defecto genético heredado en partes de la unión neuromuscular, a diferencia de ser desarrollado a través de transmisión pasiva desde el sistema inmune de la madre al nacer, o por mecanismos autoinmunes posteriormente.
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Kim Bengochea, Universidad Regis, Denver
