Términos biológicos

Las sinapsis

Se considera por lo general la coordinación de las actividades celulares en animales de involucrar

• un sistema endocrino : donde la respuesta es a hormonas : sustancias químicas secretadas en la sangre por las glándulas endocrinas y transportados por la sangre a la célula de responder. [ Enlace a la página de introducción a las hormonas ]
• un sistema nervioso : respuesta a los impulsos eléctricos que pasan desde el sistema nervioso central a los músculos y las glándulas.

Pero, de hecho, la coordinación por el sistema nervioso es también químico . La mayoría de las neuronas alcanzan su efecto mediante la liberación de productos químicos, los neurotransmisores , en una célula receptora:

• otra neurona (una neurona "postsináptica")
• una célula muscular
• una glándula celular

Así que la verdadera distinción entre coordinación nerviosa y endocrina es que la coordinación nerviosa es

• más rápido y
• más localizada

(Los neurotransmisores son sustancias químicas que actúan en un paracrina de moda.)
La unión entre los terminales de los axones de una neurona y la célula receptora se llama sinapsis . (Sinapsis de las fibras musculares también se llaman uniones neuromusculares o uniones mioneurales .)

• Los potenciales de acción viajan por el axón de la neurona a su extremo (s), el terminal (s) axón.
• Cada terminal del axón está hinchada formando una perilla sináptica.
• La perilla sináptica se llena con rodeados de membrana vesículas que contienen un neurotransmisor.
• Llegada de un potencial de acción en el botón sináptico abre Ca ²⁺ canales en la membrana plasmática.
• La afluencia de Ca ²⁺ desencadena la exocitosis de algunas de las vesículas.
• Su neurotransmisor se libera en la hendidura sináptica.
• Las moléculas de neurotransmisores se unen a receptores en la membrana postsináptica.
• Estos receptores son activados por ligando los canales iónicos .

Excitadores sinapsis

El neurotransmisor en las sinapsis excitatorias despolariza la membrana postsináptica (de una neurona en este diagrama).
Ejemplo: la acetilcolina ( ACh )

• La unión de la acetilcolina a sus receptores en la célula postsináptica abre por ligando canales de sodio .
• Estos permiten una afluencia de Na ⁺ iones, reduciendo el potencial de membrana .
• Este potencial de membrana reducido se llama un potencial postsináptico excitatorio o EPSP .
• Si la despolarización de la membrana postsináptica alcanza el umbral , un potencial de acción se genera en la célula postsináptica.

Enlace a una mayor discusión de los eventos eléctricos en las sinapsis excitatorias.

Inhibitorios sinapsis

El neurotransmisor en las sinapsis inhibidoras hiperpolariza la membrana postsináptica.
Ejemplo: ácido gamma aminobutírico ( GABA ) en ciertas sinapsis en el cerebro.

• El GABA _Un receptor es un canal de cloruro ligando . La unión de GABA a los receptores aumenta la afluencia de cloruro (Cl ^- ) iones en la célula postsináptica elevando su potencial de membrana y por lo tanto la inhibición de la misma.
  Esta es una rápida respuesta - teniendo solamente cerca de 1 milisegundo.
• La unión de GABA a GABA _B receptores activa una interna proteína G y un "segundo mensajero" que conduce a la apertura de cerca de potasio (K ⁺ canales). Como era de esperar, esta es una respuesta más lenta, tomando siempre como 1 segundo.

En ambos casos, la resultante difusión facilitada de iones (cloruro de IN; potasio OUT) aumenta el potencial de membrana (a tanto como -80 mv). Este aumento de potencial de membrana se llama unpotencial postsináptico inhibidor ( IPSP ), ya que contrarresta cualquier señal de excitación que puede llegar a esa neurona.
Una neurona hiperpolarizado parece tener un mayor umbral. En realidad, la tensión de umbral (alrededor de -50 mv) no ha cambiado. Es simplemente una cuestión de si la despolarización producida por las sinapsis excitadoras en la célula menos el efecto hiperpolarizante de sinapsis inhibitorias puede alcanzar este valor o no.

Enlace a una mayor discusión de los eventos eléctricos en las sinapsis inhibitorias.

Algunos neurotransmisores

La acetilcolina ( ACh )

Ampliamente utilizado en las sinapsis en el sistema nervioso periférico . Publicado en los terminales de

• todas las neuronas motoras activación de músculo esquelético . [ Debate ]
• todas las neuronas preganglionares del sistema nervioso autónomo [ Discusión ]
• las neuronas postganglionares del parasimpático rama del sistema nervioso autónomo.

También media la transmisión en algunas sinapsis en el cerebro. Estos incluyen las sinapsis implicadas en la adquisición de la memoria a corto plazo . Los fármacos que mejoran los niveles de ACh -inhibidores de la acetilcolinesterasa - ahora se utilizan en pacientes de edad avanzada con la memoria en su defecto (por ejemplo, los pacientes de Alzheimer).

Nicotínico de acetilcolina muscarínicos vs. Receptores

ACh actúa sobre dos tipos diferentes de receptor:

• Los receptores nicotínicos son
  • se encuentra en la unión neuromuscular de (sólo) los músculos esqueléticos,
  • en las neuronas postganglionares del sistema nervioso parasimpático , y
  • en muchas neuronas en el cerebro (por ejemplo, las neuronas en el hipotálamo cuya activación por la nicotina suprime el apetito).
  • La nicotina es un agonista (de ahí el nombre).
  • Curare es un antagonista (de ahí su capacidad para paralizar los músculos esqueléticos).
• Los receptores muscarínicos son
  • encontrado en las uniones neuromusculares de cardiaco y del músculo liso , así como en
  • glándulas, y en
  • las neuronas postganglionares del sistema nervioso simpático .
  • Muscarina (una toxina producida por ciertos hongos ) es un agonista.
  • La atropina es un antagonista (de ahí su uso en el envenenamiento de la acetilcolinesterasa ).

Los amino ácidos

• El ácido glutámico (Glu); utilizado en las sinapsis excitadoras en el sistema nervioso central ( CNS ). Esencial para la potenciación a largo plazo ( LTP .), un tipo de memoria
  como GABA , Glu actúa sobre dos tipos de sinapsis del SNC:
  • RÁPIDO (~ 1 ms) con la apertura Glu cerradas ligando Na ⁺ canales;
  • LENTO (~ 1 seg), con Glu unión a G acoplados a proteínas-receptores receptores que se convierten en una cascada "segundo mensajero" de cambios bioquímicos que los canales abiertos que permiten Na ⁺ en la célula.
• Gamma aminobutírico ( GABA ); utilizado en las sinapsis inhibidoras en el CNS (ver arriba ).
• La glicina ( Gly ). También se usa en las sinapsis inhibidoras en el SNC. De hecho, tanto GABA y glicina son liberados juntos en algunas sinapsis inhibidoras.

Las catecolaminas

Sintetizado a partir de tirosina (Tyr).

• Noradrenalina (también llamada noradrenalina). Liberado por las neuronas postganglionares del rama simpática del sistema nervioso autónomo . También se utiliza en ciertos sinapsis en el sistema nervioso central.
• La dopamina . Utilizado en ciertas sinapsis en el sistema nervioso central.

Otras monoaminas

• La serotonina (también conocido como 5-hidroxitriptamina o 5HT). Sintetizado a partir de triptófano (Trp).
• La histamina

Ambos de estos neurotransmisores están confinados a las sinapsis en el cerebro. (Sin embargo, la serotonina también es secretada por el duodeno , donde actúa en un paracrina manera para estimular la peristalsis intestinal, y como una hormona circulante, donde es absorbido por las plaquetas y también suprime la formación de hueso .)

Péptidos

Una selección de 9 de los 40 o más péptidos que se sospecha para servir como neurotransmisores en el cerebro. La primera de seis también sirven como hormonas .

• La vasopresina
• La oxitocina
• La somatostatina
• La hormona liberadora de gonadotropina (GnRH)
• La angiotensina II
• Colecistoquinina (CCK)
• La sustancia P
• Dos encefalinas
  • Met-encefalina (Tyr-Gly-Gly-Phe-Met)
  • Leu-encefalina (Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu)

ATP

ATP - probablemente junto con otro neurotransmisor - se libera en algunas sinapsis en el cerebro.

La plasticidad sináptica

La mayoría de las neuronas liberan un solo neurotransmisor en las sinapsis en sus terminales de los axones. Sin embargo, se han encontrado algunas excepciones.

• neuronas que liberan un transmisor a algunos de sus terminales, uno diferente a los demás;
• neuronas que cambian de un neurotransmisor a uno diferente cuando el estímulo alcanzar los cambia. Ejemplo: interneuronas en el hipotálamo de la rata que liberan dopamina cuando las ratas están expuestos a fotoperiodos de día corto (que estos animales nocturnos como), pero cambian a la liberación de somatostatina cuando las ratas están expuestos a largos días (que no les gusta) .

Volviendo sinapsis Off

Una vez que su trabajo está hecho, el neurotransmisor debe ser retirado de la hendidura sináptica para preparar la sinapsis para la llegada de la siguiente potencial de acción. Se utilizan dos métodos:

• Recaptación . El neurotransmisor se toma de nuevo en el botón terminal de la neurona presináptica por transporte activo . Todos los neurotransmisores excepto acetilcolina utilizan este método.
• La acetilcolina se elimina de la sinapsis por descomposición enzimática en fragmentos inactivos. La enzima utilizada es la acetilcolinesterasa .Los gases nerviosos utilizados en la guerra (por ejemplo, sarín) y los insecticidas organofosforados (por ejemplo, paratión) a lograr sus efectos mediante la inhibición de la acetilcolinesterasa por lo tanto permitiendo ACh permanezca activo. La atropina se utiliza como antídoto porque bloquea ACh receptores muscarínicos .

Drogas y sinapsis

Muchos fármacos que alteran el estado mental lograr al menos algunos de sus efectos actuando en las sinapsis.

Enlace a la discusión de las drogas y el sistema nervioso central.

GABA Receptores

El GABA _Un receptor es un canal de cloruro ligando . La activación de los receptores aumenta la afluencia de cloruro (Cl ^- ) iones en la célula postsináptica elevando su potencial de membrana y por lo tanto la inhibición de la misma.
Un número de fármacos se unen a la GABA _A receptor. Se unen en sitios diferentes desde el punto donde se une en sí GABA, pero aumentan la fuerza de GABA de la unión a su sitio. Por lo tanto mejoran el efecto inhibitorio de GABA en el SNC.
Estos medicamentos incluyen:

• sedantes como el fenobarbital
• medicamentos contra la ansiedad como Valium, Librium, Halcion (todos los miembros de un grupo llamado benzodiazepinas )

En vista de su acción común, no es de extrañar que actúan de forma aditiva; Tomados en conjunto estos fármacos pueden producir sobredosis peligrosas.
La droga recreativa (e ilegal) γ-hidroxibutirato se une a la GABA _B del receptor .

Sinapsis catecolaminas

Muchos fármacos antidepresivos (los llamados antidepresivos tricíclicos , tales como amitriptilina ["Elavil"]) interfieren con la recaptación de noradrenalina y serotonina a partir de sus sinapsis y mejorar así su acción en la sinapsis.
El popular antidepresivo fluoxetina (" Prozac "), parece bloquear solamente la recaptación de serotonina.

Sinapsis dopamina

Una clase de receptor de dopamina está obligado por drogas tales como la clorpromazina y el haloperidol . La unión de estos fármacos conduce a aumento de la síntesis de dopamina en la sinapsis y alivia algunos de los síntomas de la esquizofrenia .

Las sinapsis que bloquean el dolor señales

Los dos encefalinas son liberados en las sinapsis en las neuronas involucradas en la transmisión de señales de dolor al cerebro. Las encefalinas hiperpolarizan la membrana postsináptica inhibiendo de este modo que a partir de la transmisión de estas señales de dolor.

Más sobre el Dolor

La capacidad de percibir el dolor es vital. Sin embargo, ante la masiva, dolor intratable, crónica, que tiene sentido tener un sistema que disminuye su propia sensibilidad. Sinapsis encefalina proporcionan este sistema de supresión de dolor intrínseco.
Los opiáceos , tales como

• heroína
• morfina
• codeína
• metadona

obligar a estos mismos receptores. Esto los convierte en excelentes analgésicos.
Sin embargo, también son altamente adictiva .

• Al unirse a los receptores de encefalina, mejoran los efectos analgésicos de las encefalinas.
• A homeostático reducción en la sensibilidad de estas sinapsis compensa la exposición continua a los opiáceos.
• Esto produce tolerancia , la necesidad de dosis más altas para lograr el efecto anterior.
• Si el uso del fármaco cesa, el ahora relativamente insensibles sinapsis responden tan bien a los efectos calmantes de las encefalinas, y los síntomas dolorosos de abstinencia se producen.

Las sinapsis eléctricas

Sinapsis eléctricas son una rara excepción a la regla general que las neuronas señalan otras neuronas por la liberación de los neurotransmisores químicos.
Algunas propiedades de las sinapsis eléctricas:

• Los dos neuronas están conectadas por uniones gap , el espacio entre ellos es mucho más pequeño (~ 2 nm) que que en las sinapsis químicas (~ 20 nm).
• En muchos casos, la transmisión de los potenciales de acción puede pasar en cualquier dirección.
• La transmisión entre neuronas es tanto como diez veces más rápido que en las sinapsis químicas.
• Por lo tanto sinapsis eléctricas pueden mediar, por ejemplo, la respuesta de escape muy rápida de cangrejos de río que encontrar una amenaza.
• Sinapsis eléctricas en el SNC permiten grupos de interneuronas al fuego juntos.
• Se encuentran en los vertebrados (por ejemplo, en el hipocampo del cerebro) así como en invertebrados como los cangrejos de río.