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Sinapsis y Neurotransmisión

La unión entre 2 neuronas se llama sinapsis. La sinapsis permite que una neurona transmita una señal eléctrica o química a otra neurona o célula efectora diana. La neurona que envía la señal a otra neurona se denomina neurona presináptica, mientras que la neurona que recibe la señal se denomina neurona postsináptica. Las membranas plasmáticas de las 2 neuronas se colocan muy juntas y se mantienen en su lugar mediante moléculas de adhesión sináptica que proceden tanto de las neuronas presinápticas como de las postsinápticas. El espacio entre las 2 neuronas se llama hendidura sináptica. Las moléculas que median la interacción se llaman neurotransmisores.

Última actualización: 12 May, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Sinapsis

Anatomía de la sinapsis

En el sistema nervioso central (SNC), una sinapsis es una parte estructural de una neurona que transmite una señal eléctrica o química a otra neurona o a una célula diana.

Estructura de la neurona:

  • Membrana celular
  • Cuerpo celular
  • Dendritas
  • Axón
  • Vaina de mielina
  • Nodos de Ranvier (entre vainas de mielina)
  • Sinapsis
Anatomía de una neurona

Anatomía de una neurona

Imagen: “Anatomy of the neuron” por Phil Schatz. Licencia: CC BY 4.0

En una sinapsis:

  • Una neurona transmisora de señales (la neurona presináptica)
  • La neurona diana (la neurona postsináptica)
  • Las 2 membranas neurales crean una hendidura sináptica que lleva a cabo el proceso de señalización (neurotransmisión)
Una-visión-general-de-la-neurotransmisión-en-la-sinapsis

Una descripción general de la neurotransmisión en la sinapsis

Imagen por Lecturio.

Sinapsis por localización

  • Axodendrítica: axon a una dendrita
  • Axosomático: axón a un cuerpo
  • Axosecretor: axón a un vaso sanguíneo
  • Axoaxónico: axón a otro axón
  • Dendrodendrítica: dendrita a otra dendrita
  • Axoextracelular: axón sin conexión
Tipos de sinapsis

Diferentes tipos de sinapsis por localización

Imagen: “Synapse types” por BruceBlaus. Licencia: CC BY 3.0

Tipos de sinapsis

Sinapsis eléctricas:

  • Brecha con proteínas de canal que conectan 2 neuronas para que una señal eléctrica pueda viajar a través de la sinapsis.
  • 2 neuronas conectadas a través de canales especiales llamados uniones comunicantes
  • No reguladas
  • Permite que las señales se transfieran rápidamente entre las células
  • Se encuentran en lugares especializados:
    • Corazón
    • Músculo liso
    • Pulpa del diente
    • Retina del ojo

Sinapsis químicas:

  • Brecha entre 2 neuronas donde la información pasa químicamente en forma de moléculas de neurotransmisores
  • Contiene:
    • Membrana presináptica
    • Hendidura sináptica
    • Membrana postsináptica
  • Sinapsis química más común:
    • Unión neuromuscular
    • Formado por el contacto entre una neurona motora y una fibra muscular
  • Conductancia postsináptica o potenciales postsinápticos
    • Potenciales postsinápticos excitatorios: potenciales postsinápticos que ↑ la probabilidad de que ocurra un potencial de acción postsináptico
    • Potenciales postsinápticos inhibitorios: potenciales postsinápticos que ↓ la probabilidad de que ocurra un potencial de acción postsináptico
    • Que una respuesta postsináptica sea un potencial postsináptico excitatorio o un potencial postsináptico inhibitorio depende de:
      • El tipo de canal que está acoplado al receptor.
      • La concentración de iones permanentes dentro y fuera de la célula.
Unión neuromuscular

Ejemplo de sinapsis química, una unión neuromuscular
ACH: acetilcolina

Imagen: “Neuromuscular junction” por Doctor Jana. Licencia CC BY 4.0, editado por Lecturio.
Ejemplos de sinapsis excitatorias e inhibitorias

Ejemplos de sinapsis excitatorias e inhibitorias:
Izquierda: sinapsis excitatoria utilizando un potencial postsináptico excitatorio (ESPS) y el neurotransmisor glutamato para crear una despolarización positiva.
Derecha: potencial postsináptico inhibitorio (IPSP) usando el neurotransmisor GABA, causando hiperpolarización

Imagen por Lecturio.

Neurotransmisores

Se han identificado > 500 neurotransmisores únicos en humanos. Los neurotransmisores son:

  • Proteínas almacenadas en las vesículas sinápticas
  • Mensajeros químicos que transmiten señales de una neurona a una célula diana
  • Agrupados cerca de la membrana celular de la terminal del axón
  • Liberados en la hendidura sináptica como resultado de un potencial de acción umbral en la neurona presináptica
  • Ya sean excitatorios o inhibitorios

Clases de neurotransmisores

  • Aminoácidos:
    • Glutamato
    • Glicina
    • Ácido gamma aminobutírico
  • Colinérgicos:
    • Acetilcolina
  • Catecolaminas:
    • Dopamina
    • Norepinefrina
    • Epinefrina
  • Monoaminas:
    • Serotonina
    • Histamina
  • Opiáceos:
    • Dinorfinas
    • Endorfinas
    • Encefalinas
  • Gases solubles:
    • Óxido nítrico
    • Monóxido de carbono

Neurotransmisores comunes y sus acciones

Tabla: Neurotransmisores comunes y sus acciones
Neurotransmisor Características Sitio de síntesis
Dopamina Excitatorio e inhibitorio SNC: sustancia negra, área tegmental ventral y otras
Norepinefrina Excitatorio SNC: locus ceruleus, sistema nervioso simpático y médula suprarrenal
Epinefrina Excitatorio Médula suprarrenal
Serotonina
  • Inhibitorio
  • Participa en el estado de ánimo, el sueño y la inhibición del dolor
SNC: núcleos del rafe y células enterocromafines
Histamina Excitatorio e inhibitorio
  • SNC: neuronas histaminérgicas en los ganglios basales
  • Periferia: mastocitos y basófilos
Acetilcolina Excitatorio (generalmente) Uniones neuromusculares, sinapsis presimpáticas y sinapsis simpáticas preganglionares
Glutamato
  • Principal neurotransmisor excitatorio
  • Papel en el aprendizaje y la memoria
  • Sintetiza ácido gamma aminobutírico
SNC: casi todas las partes del sistema nervioso
Ácido gamma aminobutírico
  • Inhibitorio
  • Sintetizado a partir de glutamato
  • Principal neurotransmisor inhibidor
SNC
Glicina Inhibitorio SNC: médula espinal, tronco encefálico y retina
Encefalinas Inhibitorios (dolor) SNC
Endorfinas Inhibitorio SNC y SNP
Neurocininas Tracto gastrointestinal: modula la motilidad, secreción de líquidos y electrolitos Neuronas entéricas intrínsecas y fibras nerviosas aferentes primarias extrínsecas
Sustancia P Modula la vasodilatación, inflamación, dolor y proceso de vómito Neuronas entéricas intrínsecas y fibras nerviosas aferentes primarias extrínsecas
Péptido liberador de gastrina Estimula la liberación de gastrina de las células G Fibras posganglionares del nervio vago
SNP: sistema nervioso periférico

Neurotransmisión

  1. Las vesículas llenas de neurotransmisores llegan desde el cuerpo celular y residen en el botón presináptico.
  2. El potencial de acción llega a través del axón.
  3. Canales de Ca2+ dependientes de voltaje abiertos.
  4. Se estimulan las vesículas.
  5. Las vesículas de neurotransmisores se fusionan con las membranas sinápticas y liberan el contenido de los neurotransmisores en la hendidura sináptica.
  6. El receptor postsináptico se une al transmisor y se abre.
  7. El transmisor no unido se degrada, recicla o difunde fuera de la hendidura.
Neurotransmisión-acciones-en-la-sinapsis

Acciones de neurotransmisión en la sinapsis

Imagen por Lecturio.

Relevancia Clínica

  • Miastenia gravis: enfermedad autoinmune caracterizada por la producción de autoanticuerpos contra los receptores de acetilcolina en la membrana postsináptica. Cuando estos receptores están bloqueados, se inhibe la contracción muscular. Las personas con miastenia grave informan cansancio y fatiga al final del día. El síntoma inicial clásico es la caída de los párpados a medida que se acerca la noche.
  • Enfermedad de Parkinson: trastorno neurodegenerativo en el que la producción de dopamina disminuye debido a la destrucción de las células que la producen en la sustancia negra. Esta destrucción da como resultado síntomas como temblores, pérdida del control del movimiento, hipocinesia, rigidez, demencia y depresión.
  • Toxina tetánica: impide la liberación de ácido gamma aminobutírico, un neurotransmisor inhibitorio. Esta liberación da como resultado señales excitatorias no controladas a los músculos esqueléticos, que entran en espasmo. Los músculos de la mandíbula se ven afectados específicamente, dando el signo clásico de trismo. A medida que avanza la enfermedad, los músculos respiratorios también se involucran, causando la muerte.
  • Botulismo: la toxina botulínica se encuentra entre las proteínas más tóxicas conocidas. Esta toxina es producida por la bacteria Clostridium botulinum. Cuando la toxina botulínica se une a las proteínas de las vesículas sinápticas y los gangliósidos, impide la liberación de acetilcolina, un neurotransmisor estimulante, lo que inhibe los efectos estimulantes, previene la contracción muscular y provoca parálisis flácida.
  • Trastorno del espectro autista: trastorno del neurodesarrollo marcado por habilidades sociales deficientes, intereses e interacciones sociales restringidos y comportamientos repetitivos y estereotipados. Esta afección se denomina “espectro” debido a la amplia variabilidad en la gravedad de los síntomas que se presentan. Algunas personas sufren una grave discapacidad en el lenguaje y los niveles intelectuales, mientras que otras pueden tener un intelecto normal o incluso avanzado.
  • Enfermedad de Huntington: trastorno neurodegenerativo progresivo con un modo de herencia autosómico dominante. Es causada por repeticiones del trinucleótido CAG (citosina–adenina–guanina) en el gen de la huntingtina (HTT). Una presentación clínica común en la adultez es un trastorno del movimiento conocido como corea—movimientos bruscos e involuntarios de la cara, tronco y extremidades. El tratamiento es de soporte.
  • Esquizofrenia: trastorno mental crónico grave. La esquizofrenia se caracteriza por la presencia de síntomas psicóticos, habla o conducta desorganizada, afecto plano, abulia, anhedonia, mala atención y alogia. El tratamiento incluye antipsicóticos junto con terapia conductual.
Tabla: Cambios en los neurotransmisores en diferentes enfermedades
Dopamina Acetilcolina Norepinefrina Serotonina Ácido gamma aminobutírico
Esquizofrenia
Ansiedad
Depresión
Enfermedad de Alzheimer
Enfermedad de Huntington
Enfermedad de Parkinson

Referencias

  1. Perea G, Navarrete M, Araque A. (2009). Tripartite synapses: astrocytes process and control synaptic information. Trends in Neurosciences 32:421–431.
  2. Missler M, Südhof TC, Biederer T. (2012). Synaptic cell adhesion. Cold Spring Harb Perspect Biol 4:a005694.
  3. Schacter DL, Gilbert DT, Wegner DM. (2011). Psychology, 2nd ed. New York: Worth, p. 80.
  4. Palay S. (1956). Synapses in the central nervous system. J Biophys Biochem Cytol 2:193–202.
  5. Tansey EM. (1997). Not committing barbarisms: Sherrington and the synapse, 1897. Brain ResearchBulletin 44:211–212.
  6. Jones RA, Harrison C, Eaton SL, et al. (2017). Cellular and molecular anatomy of the human neuromuscular junction. Cell Rep 21:2348–2356. 
  7. Harris AL.(2018). Electrical coupling and its channels. J Gen Physiol 150:1606–1639. 
  8. Südhof TC. (2018). Towards an understanding of synapse formation. Neuron 100:276–293. 
  9. Südhof TC. (2012). The presynaptic active zone. Neuron 75:11–25.
  10. Lisman JE, Raghavachari S, Tsien RW. (2007). The sequence of events that underlie quantal transmission at central glutamatergic synapses. Nat Rev Neurosci 8:597–609.

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