Download TEMA 10: BASES DE LA COMUNICACIÓN NEURONAL

TEMA 10:
BASES DE
LA
COMUNICA
CIÓN
NEURONAL
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EL POTENCIAL ELECTRICO DE LAS
MEMBRANAS
Las células nerviosas se comunican entre sí y con otras células del organismo
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gracias a la generación y transmisión de señales eléctricas
La capacidad para originar señales eléctricas se debe a las propiedades que
presentan las membranas celulares y sólo las neuronas son capaces de utilizarlas
para comunicarse entre sí
Por las propiedades que presentan las membranas celulares, todas las células
mantienen a través de sus membranas una diferencia de potencial eléctrico entre
el interior y el exterior celular
Esta diferencia de potencial o de carga eléctrica se debe a la diferente distribución
de moléculas existentes a ambos lados de la membrana celular
Dicha diferencia de potencial recibe el nombre de potencial de membrana y
representa la carga eléctrica o voltaje que se genera a través de la membrana
Los diferentes valores que adopta el potencial de membrana están originados por
los cambios que se producen en la distribución de las cargas eléctricas a ambos
lados de la misma
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EL POTENCIAL ELECTRICO DE LAS
MEMBRANAS
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El movimiento de los iones a través de la membrana se ve afectado por
dos fuerzas: una de carácter químico que es la difusión y otra de
carácter eléctrico que actúa en función de la carga eléctrica del ion
La fuerza de difusión determina el movimiento de las partículas desde
las regiones de mayor concentración hacia las de menor concentración, lo
que se denomina movimiento a favor de gradiente
La fuerza eléctrica o presión electrostática ejerce una fuerza de
repulsión entre partículas del mismos signo y una fuerza de atracción
entre partículas de distinto signo
Cuando el movimiento de una partícula a través de la membrana se ve
afectado por la fuerza eléctrica y por la química, se dice que depende del
gradiente electroquímico y también a la permeabilidad de la
membrana a los diferentes iones
La permeabilidad de la membrana a un determinado ion depende del
nºde canales iónicos abiertos que permiten el paso de ese ion a través de
ella
Los canales iónicos son proteínas especializadas que forman poros
acuosos o canales en la membrana que permiten el paso de iones a
través de ella
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EL POTENCIAL DE REPOSO
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Potencial que tiene la membrana cuando ésta se encuentra inactiva
Este potencial tiene una diferencia entre el exterior y el interior de alrededor de 60- 70mV,
esto en concreto significa, que el interior de la célula excede en su carga negativa de 6070mV
¿Qué cationes y aniones se encuentran en mayor concentración en el exterior y en el
interior?
* En el exterior se encuentran: el
Na+ y el Cl* En el interior se encuentran: el K+ y las moléculas proteicas orgánicas AAl existir diferentes concentraciones de iones en ambos lados, éstos tienden a moverse a
favor del gradientes electroquímico, esto significa, que hay una tendencia a que a ambos
lados de la membrana se compensen en igualdad las cargas negativas y positivas
¿Qué tipo de fuerzas van a intentar favorecer que esto se produzca?
Fuerza eléctrica o presión electrostática: Que va a intentar atraer cationes al interior y
expulsar aniones al exterior por el exceso de cargas negativas en el interior de la célula
Fuerza de difusión: que va a originar el movimiento de iones desde las zonas de alta [ ] a
las zonas de baja [ ] para compensar el déficit de un determinado ion en las zonas donde
se encuentre más escaso
Pero ocurre que entre todos los iones que pueden pasar a un lado y otro de la célula, no
todos lo pueden hacer con la misma facilidad porque no todos son igual de permeables
por lo que la membrana neuronal cuando encuentre los iones a su paso, sólo va a dejar
pasar a aquellos que sean compatibles con su permeabilidad
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EL POTENCIAL DE REPOSO
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¿qué iones son mas, menos y nada compatibles con la
permeabilidad de la membrana en estado de reposo?
Más compatibles: al K+ y al Na+, pero es mucho mas al K+
Medianamente compatible: al ClNada compatible: al A-, al que se manifiesta totalmente
impermeable
¿Quiénes entonces pueden atravesar la membrana?
* Pueden los iones K+ y Cl-, sin problemas
* Pueden pero en menos cantidad el Na+
* de ninguna manera los A-, que se tienen que quedar en el
interior de la célula
Por tanto, el gradiente electroquímico determinará el
movimiento solamente de aquellos iones a cuyos
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movimientos la membrana se muestra permeable
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EL POTENCIAL DE REPOSO
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Entonces ¿ cuál es el ion con mayor facilidad saldrá de la célula por su
alta permeabilidad con la membrana? Sin duda, el K+ que es el que va a
generar una mayor corriente de iones
Por lo que el K+ se moverá a favor del gradiente de [ ] ( que en este caso
significa, que irá donde haya menos iones k*, o sea, al exterior celular)
Pero ¿qué pasa cuando ocurre esto? Que el interior celular, si cabe,
aumenta sus cargas negativas corriendo el peligro de que baje aun más el
voltaje y la célula se quede desactivada
Por lo que se dará la actuación de una segunda fuerza: la electrostática,
que desde el interior va a reclamar otra vez, la presencia de los cationes
k+ para no negativizar en exceso el interior de la célula
A lo largo de este conflicto de intereses en los que los iones K+ entran y
salen sucesivamente, se está generando un exceso de carga negativa en
el interior y un incremento de cargas positivas en el exterior que genera al
final que algunos iones K+ definitivamente se queden fuera
descompensando el interior celular que se vuelve más negativo, en
concreto con una diferencia de potencial de 60- 70 mV y que es la
diferencia de potencial en reposo de la neurona
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EL POTENCIAL DE ACCIÓN
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Cuando llega info procedente de otras neuronas puede ocurrir dos cosas:
* Que el potencial de membrana se vuelva aun más negativo,
produciéndose una mayor negatividad en el interior y provocando que la
neurona se vuelva más inactiva y que no tenga fuerza para comunicar con
otras neuronas a este fenómeno se llama hiperpolarización
* O por el contrario puede ocurrir que el cambio de potencial de
membrana se origine en el sentido contrario, es decir, que disminuya la
negatividad en el interior aumentando la probabilidad de que la neurona
responda y pueda transmitir info a otras neuronas: a este fenómeno se le
llama despolarización
Si esto último fuera el caso, el potencial de membrana adoptaría un valor
diferente que recibe el nombre de potencial de acción o impulso
nervioso
El potencial de acción es una rápida inversión del potencial de membrana
que adopta un valor positivo de unos 50mV en el interior
En este caso la magnitud de la despolarización sería suficiente para que
el potencial de membrana alcance el umbral de excitación o potencial de
umbral, que sería el potencial de membrana a partir del cual se dispara el
potencial de acción
El potencial de acción sigue la ley del todo o nada: es decir, sólo se
produce si la despolarización es suficiente
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EL POTENCIAL DE ACCIÓN
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El período en el que se produce la rápida conversión del potencial de
membrana hasta alcanzar los 50mV se denomina Fase de
despolarización o fase ascendente, y el período en el que el
potencial de membrana vuelve a adquirir el valor negativo del
potencial de reposo se denomina Fase de repolarización o fase
descendente, todo esto ocurre en 1 msg
Estos cambios de potencial de membrana se producen por los
cambios de permeabilidad que experimenta la membrana al paso de
los cationes Na+ y K+ ocurriendo lo siguiente:
* Cuando se inicia la despolarización la permeabilidad de la
membrana a los iones Na+ aumenta, pasando al interior más
cationes Na+ que en situación de reposo generando mas
despolarización y más permeabilidad. Los canales por donde se filtra
el Na+ hacia el interior se denominan Canales Na+ dependientes
de voltaje
* Pero también se dan cambios en la permeabilidad del K+ debido a
la apertura de canales de K+ dependientes de voltaje cuya
apertura es más lenta que la de los Na+ porque requieren una mayor
despolarización. Dichos cationes K+ salen al exterior celular
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EL POTENCIAL DE ACCIÓN
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CONCLUSIÓN: En la fase ascendente del potencial de acción
se produce una entrada masiva de Na+ y una salida de K+
debido a la apertura de canales específicos de estos cationes
dependientes de voltaje
El potencial de acción se genera entonces porque es mucho > la
cantidad de iones Na+ que entran que la de iones K+ que salen,
esto dará lugar a que el potencial de membrana acabe siendo
positivo y la entrada de iones Na+ se ralentice hasta su cese,
así, comenzaría la fase descendente del PA: Los canales de Na+
ya no se abren y la neurona no puede generar por ello un nuevo
PA para responder a una nueva info, por lo que se dice que la
membrana comienza un Período refractario absoluto.
No obstante, los iones K+ sí siguen saliendo puesto que sus
canales específicos siguen abiertos lo que hace que el interior
celular se vuelva a negativizar.
Lo que origina que al final de la fase descendente se produzca
una nueva caída brusca del potencial de membrana de hasta -90
mV antes de que se estabilice en sus -70mV del potencial de
reposo.
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COMUNICACIÓN ENTRE NERUONAS:
LAS SINAPSIS
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Sinapsis: Contacto que se establece entre
las neuronas con la finalidad de transmitir
información
Dos tipos de sinapsis:
Sinapsis químicas: En la que la
comunicación entre neuronas se lleva a
cabo por la liberación de un Neurotransmisor
desde los botones presinápticos hasta los
postinápticos de la neurona que recibe la
info. Pero la liberación del neurotransmisor
no se hace directamente al botón
postsináptico sino que se libera en un
espacio extracelular denominado espacio o
hendidura sináptica
Sinapsis eléctricas: En las que ambas
neuronas se encuentran casi en un total
contacto físico por lo que la sinpasis se da
entre sus membranas celulares, en la que la
membrana presináptica libera, a través de
los canales iónicos, iones y moléculas de
pequeño tamaño de una célula a otra. A
estas zonas de estrecho contacto entre
neuronas donde se da la liberación de iones
se les denomina uniones hendidas
CLASES DE SINPASIS QUÍMICAS I
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Se pueden clasificar según la zona
de la neurona donde se de la
sinpasis en las que se distinguirían
cuatro tipos distintos:
S. Axodendríticas: Conexión que
se da entre el axón de una
neurona y las dendritas de otra. Es
el contacto más común en el SN
S. Axosomáticas: Conexión entre
el axón de una neurona y el soma
neuronal de otra
S. Dendrodendríticas: Conexión
entre dendritas de ambas
neuronas
S. Axoaxónicas: Conexión entre
axones de ambas neuronas
CLASES DE SINAPSIS QUÍMICAS II
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Según su morfología:
Sinapsis tipo I: En las que se produce la activación de la
neurona postsináptica y son fundamentalmente
axodendríticas. En este tipo de sinapsis generalmente se
liberan neurotransmisores excitadores como el glutamato o
la ACTH (acetilcolina)
Sinpasis tipo II: En las que se produce la inactivación de la
neurona postsináptica y son fundamentalmente
axosomáticas. En este tipo de sinpasis se sulene liberar
neurotransmisores inhibidores como el GABA y la glicina
NEUROTRANSMISORES
Y
NEUROMODULADORES
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Un neurotransmisor es una
biomolécula, sintetizada
generalmente por las neuronas, que
se vierte, a partir de vesículas
existentes en la neurona
presináptica, hacia la brecha
sináptica y produce un cambio en el
potencial de acción de la neurona
postsináptica. Los neurotransmisores
son, por tanto, las principales
sustancias de las sinapsis
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NEUROTRANSMISORES Y
NEUROMODULADORES
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Los neuromoduladores son sustancias peptídicas que se
originan fuera de la sinapsis y que modifican la
excitabilidad neuronal, siendo algunos de ellos los
neuropéptidos, la sustancia P, y las prostaglandinas. Los
neuromoduladores son sustancias secretadas de manera
natural que actúan de manera similar a un
neurotransmisor, con la diferencia de que no queda
restringido al espacio sináptico sino que se difunden por
el fluido extracelular. Un neuromodulador es un producto
liberado en una sinapsis que influye directamente en las
consecuencias postsinápticas de la neurotransmisión,
por ejemplo, el ATP, la adenosina, el GTP, la
feniletilamina, etc.
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CLASES DE NEUROTRANSMISORES Y
NEUROMODULADORES
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Existen cuatro grandes clases de
neurotransmisores, a saber:
La acetilcolina
Las aminas biogénicas
Los aminoácidos transmisores
Los neuropéptidos
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ACETILCOLINA
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Fue el primer neurotransmisor identificado
Se encuentra tanto en el SNC como en el SNP
que hace de neurotransmisor de la unión
neuromuscular
Se sintetiza en mayor cantidad en algunos
núcleos septales y los núcleos basales de
Meynert
Normalmente se comporta como
neurotransmisor excitador, aunque también lo
puede hacer como inhibidor
Los receptores a los que se une la acetilcolina
se denominan receptores colinérgicos ( de
neuronas colinérgicas) y existen dos tipos de
estos receptores, a saber:
Muscarínicos: Se le une una sustancia química
llamada muscarina la cual se encuentra en la
seta Amanita muscaria
Nicotínicos: Se le une la nicotina en la planta del
tabaco
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AMINAS BIOGÉNICAS
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Existen dos subclases:
Catecolaminas: son tres:
* Dopamina: Se sintetiza fundamentalmente en los cuerpos
neuronales del área tegmental ventral y de la sustancia negra
ambas situadas en el TE. La dopamina tiene muchas
funciones en el cerebro, incluyendo papeles importantes en el
comportamiento y la cognición, la actividad motora, la
motivación y la recompensa, la regulación de la producción de
leche, el sueño, el humor, la atención, y el aprendizaje.
* Noradrenalina (o norepinefrina): Se sintetiza principalmente en
el locus coeruleus tb en el TE. intervienen en la relajación
intestinal, la vasoconstricción y la dilatación de las pupilas.
Los receptores beta participan en el aumento de la frecuencia
y contractilidad cardiacas, la vasodilatación, la
broncodilatación y la lipolisis.
* Adrenalina (o epinefrina): Se sintetiza a partir de la
noradrenalina en los botones terminales de las neuronas del
SNC y en la médula adrenal. Ante, todo, la adrenalina es una
hormona de acción, secretada por las glándulas adrenales en
respuesta a una situación de peligro
Serotonina que es una indolamina: se sintetiza
fundamentalmente en los núcleos del rafe del TE desde
donde se envían proyecciones serotoninergicas que se
distribuyen por diversas regiones del SNC
y ME. En el sistema nervioso central, se cree que la
serotonina representa un papel importante como
neurotransmisor, en la inhibición del enfado, la inhibición de la
agresión, la temperatura corporal, el humor, el sueño, el
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vómito, la sexualidad, y el apetito
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AMINOACIDOS
TRANSMISORES
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Son los principales neurotransmisores
excitadores e inhibidores del SN
Como excitadores existen: el glutamato y el
aspartato
Como inhibidores: el ácido gammaaminobutírico (GABA) y la glicina
De estos cuatro neurotransmisores sólo el
GABA es exclusivamente un neurotransmisor,
los demás participan en otras funciones
celulares
Existen también distintos subtipos de
receptores para estos aminoácidos, a saber:
Para el neurotransmisor GABA existen dos
receptores GABA- A, GABA-B y los del
glutamato son NMDA (N-methyl-D-aspartic
acid) y AMPA (α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4isoxazolepropionic acid receptor)
Importante: La activación de los receptores
NMDA de glutamato parece desempeñar una
función importante en la mediación de
procesos relacionados con la memoria y la
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neurotoxicidad del SN
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NEUROPÉPTIDOS
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Se conocen alreddeor de 50 tipos
diferentes
Su tamaño molecular es variable y están
formados por cadenas de aminoácidos
cuya composición oscila entre3 y 40
aminoácidos.
Funciones de los neuropéptidos:
Participan en la regulación de ingesta de
comida y bebida
En el comportamiento sexual
En procesos de aprendizaje y memoria
En las respuestas del organismo a
situaciones estresantes
En el control del dolor (opioides y sustancia
P)
En la función hormonal del sistema
neuroendocrino
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FARMACOLOGÍA DE LA
SINAPSIS QUÍMICA
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La mayoría de las sustancias psicoactivas como las drogas de abuso y
fármacos como antidepresivos, ansiolíticos y antipsicóticos ejercen sus
efectos sobre el SN al afectar algunos de los mecanismos de la
transmisión sináptica química que tiene entre neuronas
¿Dónde se pueden dar las alteraciones de las sinapsos químicas?:
A NIVEL DE SÍNTESIS Y ALMACENAMIENTO DE LOS
NEUROTRANSMISORES: Se pueden dar tres tipos de alteraciones en
este sentido:
1- Cuando la síntesis de los neurotransmisores se produce a través
de sucesivas reacciones químicas, gracias a la acción de determinadas
enzimas que actuan sobre una sustancia precursora. Por ejemplo: Una
sustancia producto de una reacción química puede ser la AMPT esta
sustancia reactiva interfiere en el funcionamiento de neurotransmisores
como son las catecolaminas, éstas se unen a una enzima la tirosinahidroxilasa que convierte la sustancia precursora tirosina en L- DOPA,
que es a su vez un paso intermedio que dará lugar a la secreción por
parte del SNC de DA NA
2- Cuando se proporciona a la neurona una mayor cantidad de
sustancia precursora: Por ejemplo, esto pasa en algunos fármacos que
se utilizan en el tto. De la EP que funcionan como sustancias precursoras
de la dopamina (L- DOPA). Esta sustancia lo que hace es hacer que las
neuronas sinteticen mayor cantidad de dopamina, lo que puede ayudar a
el control de los síntomas de la enfermedad
Cuando por acción de algunas sustancias psicoactivas (como la
reserpina que reduce las reservas de catecolaminas y serotonina, en
el SNC y en los tejidos), se impide el almacenamiento de aminas en
las vesículas sinápticas, con lo que los neurotransmisores quedan
desprotegidos dentro de los terminales nerviosos y expuestos a la
degradación por parte de las enzimas que haya (como las MAO), así,
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lo que ocurre es que el neurotransmisor se destruye y no puede ser
liberado
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FARMACOLOGÍA DE LA SINAPSIS
QUÍMICA
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EN EL PROCESO DE LIBERACIÓN DEL
NEUROTRANSMISOR: Que se puede afectar
de dos maneras:
1- Este proceso va a depender siempre de la
apertura de canales Ca++ en los terminales
nerviosos. Una forma de disminuir la efectividad
del Ca++ es aumentar las [ ] de Mg y Co que
son iones que pueden competir con el Ca++
para entrar en la célula
2- Otras sustancias químicas pueden estimular
la liberación del neurotransmisor, como por
ejemplo un veneno (viuda negra). En concreto el
veneno de esta araña lo que hace es agotar las
fuentes de ACTH produciendo convulsiones,
parálisis muscular y disminución de funciones
fisiológicas controladas por el SNA que pueden
llevar a la muerte
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FARMACOLOGÍA DE LA SINAPSIS
QUÍMICA
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CUANDO SE ACTUA SOBRE LOS RECEPTORES POSTSINÁPTICOS: existen
sustancias psicoactivas que al unirse a receptores específicos impiden la unión
del neurotransmisor impidiendo el efecto de este último, a este tipo de sustancias
se les llama antagonistas
Existen dos tipos de de antagonismo, a saber:
* Antagonismo irreversible: En el que la sustancia antagónica se une tan
fuertemente al receptor que puede llegar a destruirlo
Antagonismo reversible: en el que la sustancia antagónica acaba separándose
del receptor conforme pasa el tiempo por lo que lo deja actuar en determinadas
ocasiones
Un antagonista reversible muy usado es la atropina, antagonista de los receptores
muscarínicos de la ACTH y el Haloperidol (Fármaco antipsicótico cuya acción
principal es el antagonismo de los receptores de dopamina)
Por otro lado, también existen sustancias que se unen a los receptores imitando la
acción del neurtransmisor y se llaman agonistas: La muscarina y la nicotina son
agonistas de los receptores muscarínicos y nicotínicos de la ACTH
RESUMIENDO: Si la sustancia ejerce un efecto facilitador, se trata de un agonista
y si por el contrario,ejerce un efecto inhibidor de la acción del neurtransmisor se
trata de un antagonista
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FARMACOLOGÍA DE LA SINAPSIS
QUÍMICA
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EN LO REFERENTE A LA INACTIVACIÓN DEL
NEUROTRANSMISOR:
1- Aquellas sustancias que afectan a las enzimas que participan en la
degradación del neurotransmisor o que impiden que éste sea
recaptado adecuadamente por el terminal presináptico modifican la
transmisión sináptica, potenciando el efecto de los neurotransmisores,
dado que éstos pueden activar sus receptores durante más tiempo.
Por ejemplo, en la ACTH existen sustancias que inhiben la
acetilcolinesterasa que es una enzima que se encargar de degradar la
ACTH. Estas sustancias pueden ser:
* Inhibidores irreversibles como algunos fosfatos orgánicos
* Inhibidores reversibles como la eserina o inhibidores que son
utilizados para el tto. De la EA cuya función es aumentar la actividad
de la ACTH, ya que en esta enfermedad hay déficits importantes de
este neurotransmisor
2- Otro mecanismo de inactivación, es aquel que es producido por
sustancias que bloquean la recaptación de DA, SE y NA y es utilizado
por muchos fármacos antidepresivos cuya función se basa en la buena
transmisión sináptica de estos neurotransmisores
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