Hablar de los neurotransmisores es hablar de un elemento muy significativo en la forma de desarrollarse el ser humano, ya que su influencia es destacable desde el nacimiento. Además de esto, el cerebro siempre ha sido catalogado como una máquina o computadora perfecta que no termina de ser descubierta por su gran complejidad.
En este artículo podremos conocer un poco más sobre los neurotransmisores, además de todo lo que los rodea. De esta forma se tendrá un poco más de entendimiento respecto al extraordinario trabajo que desarrolla nuestro cerebro.
Table of Contents
¿Qué son realmente los neurotransmisores?
Cuando se habla de los distintos neurotransmisores, se refiere a las distintas sustancias químicas que consiguen ser generadas en el cerebro; cada una cumple una función. Estas sustancias llevan datos desde una neurona a otra para que el cerebro pueda trabajar y reconocer lo que sucede.
A todos estos mensajes que suelen ser transmitidos se les conoce como impulso nervioso que ocurre entre neuronas. Su proceso aparece a través de la sinapsis, que es el lugar existente entre la membrana presináptica y la membrana postsináptica. Mediante esto, los diversos neurotransmisores se dispersan para poder completar el envío de la transmisión sináptica.
Un punto importante a destacar es que su aparición o su formación está determinada a partir de lo que son los aminoácidos. Estos aparecen a través de los aminoácidos esenciales, los cuales son capaces de producirse por el mismo cuerpo; caso contrario a los no esenciales que vienen de la dieta.
En el caso del Sistema Nervioso, este está conformado por las células neuronales: estas conducen los mensajes bioeléctricos y las neurogliales que dan el soporte a las mismas. Sin embargo, ambos tipos de células, logran tener un impacto importante dentro de la producción y el control de los diferentes neurotransmisores.
Estudios que fueron llevando al origen de los neurotransmisores
Todo comenzó cuando a finales del siglo XIX Luigi Galvani dio paso al descubrimiento de la electricidad animal, exactamente en 1791. Un año después, sería Volta el encargado de definir la existencia de la electricidad animal como una fuerza real e inherente que llevaba información sináptica.
A pesar de que seguía existiendo la duda si esta transmisión sináptica era eléctrica o química, fue Emil du Bois Reymond el encargado de aclarar esto. En 1877, logró establecer que el flujo de corriente es responsable de la transmisión sináptica, pero que puede ser de origen químico este proceso.
Todo esto seguía en duda hasta mediados del siglo XX donde se lograron hacer pruebas al tejido neuronal con la llegada del microscopio electrónico. Las pruebas fueron realizadas por científicos como Wilhelm His, van Gehuchten, Waldeyer, Santiago Ramón y Cajal, lo que dio origen a la doctrina neuronal de Waldeyer en 1891.
Este explicaba que las neuronas son una estructura totalmente funcional, de desarrollo y con patologías que trabajan de manera independiente; de esta manera, dio paso al nombre Neurona que conocemos actualmente. Todo esto contribuyó a que científicos como Cajal se encargaran de hacer estudios que apoyaran a la teoría neuronal para el año 1888.
Cajal como pieza fundamental dentro de la neurociencia
Santiago Ramón y Cajal fue el encargado de dar un gran paso dentro de la neurociencia; todo tras poner al lado de su teoría a anatómicos como Kolliker. Este fue quien lo llevó a presentar su trabajo a los franceses y alemanes, logrando restablecer lo que se conoce como polarización dinámica.
Esta polarización dinámica fue inicialmente dictada por van Gehuchten; en esta menciona que las neuronas tienen señales predecibles que van en una sola dirección, desde las dendritas hacia el cuerpo. Luego de estar en el cuerpo se podría transmitir al axón y a la terminal presináptica permitiéndole estar en contacto con otro tipo de neuronas.
No sería hasta 1894 que Charles Sherrington (padre del término sinapsis) invitara a Cajal a estar en la Croonian Lecture; así lo impulsó a ser parte importante en la neurociencia.
Charles Sherrington y sus grandes aportes
- Estudio de reflejos espinales para demostrar el flujo en una sola dirección de la información; esto por medio de las aferencias a la motoneurona espinal que lleva información al músculo.
- Dio paso a la existencia de lo conocido como un retraso sináptico.
- La existencia de muchas sinapsis a la hora de una interacción entre las entradas de las informaciones y las motoneuronas.
- Determinó que cada fibra que es aferente causa un mínimo efecto en la motoneurona.
Uno de sus descubrimientos más grandes fue el proceso de conocer que no todas las sinapsis existentes se encargan de excitar, sino que también inhiben. Esto no lo habría descubierto Cajal, algo que llevó a Sherrington a dar un paso más y postular su propio principio.
Dentro de este principio mencionaba el nacimiento de la inervación de manera recíproca; en ello, el reflejo de excitación de motoneuronas activa grupos musculares que se acompañan por la inhibición. Aunque esto se había hablado anteriormente, fue Sherrington el encargado de conocer la independencia fisiológica en el proceso; esto lo llevó a estar involucrado con la transmisión sináptica y acción de reflejos.
La llegada de los receptores postsinápticos y la química
Al mismo tiempo que Sherrington estaba trabajando, J. Newport Langley, estaba realizando trabajos con ganglios autónomos periféricos; esto lo llevó a grandes descubrimientos que darían paso al nacimiento de los receptores. Con pruebas de distintos alcaloides descubrió que el efecto era el mismo producido por la nicotina en los ganglios de un gato anestesiado.
Este experimento logró causar una retracción de la membrana nictitante, la dilatación de la pupila y la piloerección. Estos efectos de nicotina, curare y atropina lo llevaron a concluir que ocurrían dentro de la conducción nerviosa; en cambio, el axón preganglionar y su célula eran totalmente continuos.
Todo esto tuvo más sentido tras desnervar un ganglio y observar la misma respuesta al aplicar nicotina. Fue en 1905 cuando hizo la prueba sobre una pata de pollo y al inyectarle nicotina a los nervios de sus músculos, se contrajeron. Además de ser bloqueados por el curare, daba paso a la existencia de alguna sustancia que era receptora.
Toda la información transmitida del nervio al músculo ocurriría por la secreción de esta sustancia receptora que logró descubrir en 1906; así dio paso a la teoría de receptores.
La suerte de un experimento da origen a la acetilcolina
Fue a comienzos de 1920 donde un experimento realizado por Otto Loewi dio con el neurotransmisor acetilcolina. Este se realizó con una rana, que tiene fibras estimuladoras e inhibidoras, además de haberlo hecho en invierno donde hay más inhibidoras para este animal.
Además de esto, la colinesterasa dentro del corazón de la rana es bajo, algo que no sucede con otros mamíferos; esto permite que la acetilcolina pueda mantenerse activa. El corazón de una de las ranas iba a tener solución fisiológica; luego de esto estimularía el nervio vago para que ocurriera una inhibición que produciría una sustancia.
Al ser pasada de un corazón a otro, se produjo una depreciación en la fuerza de contracción. Es ahí donde nació la acetilcolina, lo que en un inicio Otto Loewi lo llamó como Vagusstoff.
Estos descubrimientos llevaron a Lowei a ser el padre de la teoría química dentro de la transmisión nerviosa; fue reconocido con el Premio Nobel en el año 1936.
La acetilcolina se vuelve un gran descubrimiento
Después del trabajo de Loewi, fue en 1933 que Feldberg y Otto Krayer realizaron un experimento similar con el nervio vago de un perro. Este liberó una solución similar a la acetilcolina, quien podría ser degradada con la acetilcolinesterasa con eserina; esto llevó a ambos a describir como neurotransmisor a la acetilcolina.
Este neurotransmisor estaría trabajando a través de muscarínicas; estas son accionadores de la acetilcolina que logran un retraso en la estimulación eléctrica del nervio y su respuesta inervada. Tanto Feldberg como Henry Dale, establecieron a la acetilcolina como la encargada de intervenir con los efectos del nervio vago dentro del estómago.
Para 1936, fueron Dale, Feldberg y Vogt quienes descubrieron que la acetilcolina es libre con el incentivo de las fibras motoras. Todo esto condujo a un experimento en el que se inyectó acetilcolina en la arteria que irriga un músculo para imitar la actividad motora.
Sin embargo, todas estas teorías seguían levantando muchas polémicas; para algunos el trabajo era a través de un impulso eléctrico y para otros era químico. De esta forma, se dio paso a experimentos y al conocimiento de las diversas clases de neurotransmisores que asumen un trabajo esencial en el cuerpo.
La llegada de más neurotransmisores
Luego de la llegada de la acetilcolina, los experimentos y estudios se siguieron realizando para tener más información. Descubrir el funcionamiento del cuerpo, así como del cerebro se volvió una total pasión a lo largo de la historia; es por eso que se empezaron a conocer los siguientes neurotransmisores.
Norepinefrina
Fue por el biólogo alemán, von Eurler, que en 1946 se pudo conocer a la norepinefrina, también conocida como noradrenalina. Se trata de un neurotransmisor asociado de forma directa con el modo de alerta máxima que puede tener el SNC del cuerpo, encontrándose prevalente dentro del Sistema Nervioso Simpático.
Estas se encargan de ser liberadas al torrente sanguíneo a través de las glándulas adrenales; al igual que la epinefrina, importante para formar memorias e incrementar la tasa cardiaca. Las anfetaminas rápidas se encargan de liberar norepinefrina en gran proporción, cosa que el estrés reduce tras gastar la adrenalina del cuerpo.
Serotonina
Esta se halla relacionada de manera directa con el estado de ánimo y la emoción, por ende, si está baja suele causar depresión o ira. Entre otros problemas que se pueden desarrollar al tener poca serotonina están: problemas de apetito, desorden del sueño y dificultades con las emociones.
Este aparece por primera vez en 1948, gracias a Maurice Rapport, Arfa Green e Irvine Page en Cleveland, quienes le dieron el nombre tras aislarla.
GABA
En 1950, fue descubierto el ácido gamma aminobutírico, conocido como GABA, en manos de Eugene Roberts y J. Awapata; se trata de otro neurotransmisor inhibidor. Se ocupa de aplacar a los neurotransmisores que buscan la forma de excitar y llevar al estado de ansiedad.
Quienes tienen baja producción de GABA van a tener por lo general trastornos de ansiedad. Por otro lado, si el GABA llega al punto de no estar presente en ciertas partes del cerebro, la persona podría sufrir de epilepsia.
Dopamina
Este está encargado de inhibir a todos aquellos receptores que estén en su camino; estos serán bloqueados para que la neurona no dispare señal. Entre las principales sustancias que pueden lograr la liberación de la dopamina se encuentran la cocaína, opio, heroína, alcohol y la nicotina.
Un exceso de dopamina dentro de los lóbulos frontales de una persona puede desencadenar al sufrimiento de esquizofrenia, siendo bloqueada por drogas. Caso contrario ocurre con una disminución extrema que puede llevar a la persona a sufrir de Parkinson, produciendo temblores en el cuerpo de manera no controlada.
Fue Arvid Carlsson y Nils Hillarp quienes descubrieron en el Instituto Nacional del Corazón en Suecia, a la dopamina como un nuevo neurotransmisor. Aunque este descubrimiento fue en 1952, no fue hasta el año 2000 que recibió Carlsson el Premio Nobel en Fisiología o Medicina.
Glutamato
Este se encarga de excitar al GABA y es el neurotransmisor más común dentro del SNC, teniendo gran relación relevante con el recuerdo. Sin embargo, este suele ser altamente tóxico para las neuronas, por lo que un exceso de glutamato podría acabar con gran número de ellas.
Las personas que suelen tener golpes en la cabeza o algún daño cerebral, tienden a desencadenar grandes producciones de glutamato, produciendo muertes prolongadas de células.
Endorfina
Descubierta por Solomon Snyder y Candace Pert en 1973, suele ser el nombre corto de la morfina endógena; esta se puede encontrar en sustancias como la heroína. El opio y la morfina cuentan con estructuras y funciones similares, donde el dolor y el placer se encargan de adherirse a receptores de endorfinas.
En el caso de algunos animales, se utiliza endorfina como una ayuda para poder hibernar, tras bajar el pulso cardiaco, la respiración y el metabolismo.
Diferencias entre los neurotransmisores y las hormonas
Ahora que conocemos mejor lo que son los neurotransmisores, de donde vienen y la forma en la que trabajan, es necesario saber más. Es por eso que ahora nombraremos algunas de las diferencias que tienen en relación con las hormonas que están en nuestro cuerpo.
· Tipo de molécula que tienen
En el caso de las hormonas, las moléculas se encargan de cumplir funciones que son más variadas a las de una molécula de neurotransmisor. Además de esto, en las moléculas de las hormonas podemos encontrar funciones que llevan a péptidos, aminas, terpenos o incluso esteroides.
Ahora, cuando hablamos de las moléculas de los neurotransmisores, podemos encontrar de manera mucho más habitual a las moléculas peptídicas, aminoácidos y algunos gases.
· Rango de acción que tienen
Cuando hablamos de la acción de las hormonas se puede mencionar que estas tienen un largo alcance. En este sentido, los órganos o tejidos diana de las hormonas pueden tener una distancia considerable de las glándulas que la segregan. La prolactina es el ejemplo común en el que es liberada la glándula pituitaria, pero con un efecto en el sistema reproductor y excretor.
En el caso de los neurotransmisores, el rango de acción es corto, ya que solo se afectan las células que se conectan por uniones sinápticas. Sin embargo, estas pueden trabajar para difundir el espacio sináptico y afectar en forma de hormona y de neurotransmisor a las células adyacentes y conectadas.
· Tejidos que llegan a afectar
En este punto, se caracterizan por tener menos afectación en el rango de los tejidos en comparación a lo que afectan las hormonas. Como ya mencionamos, las hormonas tienen una acción a larga distancia, por lo que tienden a ser multi diana; incluso, llegan a producir respuestas de varios tejidos u órganos coordinadamente.
Para esto, tienen una acción que es más reducida, donde transmiten los mensajes, pero entre las células que se encuentran adyacentes. Cada una de estas células suele pertenecer al mismo tejido, exceptuando a las de la sinapsis neuromuscular.
· Tejidos que son productores
Los neurotransmisores no son más que unas moléculas esparcidas dentro del tejido nervioso, por lo que solo pueden ser segregadas por las neuronas. En el caso de las hormonas no es así, ya que suelen ser producidas por órganos que son diferentes entre sí.
Dentro del Sistema Endocrino, las hormonas que son producidas se van a liberar y se transportarán al torrente sanguíneo. Además de esto, también producen hormonas las glándulas adrenales, el páncreas y los órganos reproductores.
· Tiempo para responder
Este tiempo de respuesta suele ser totalmente diferente tanto en las hormonas como en los neurotransmisores y es por el trabajo que suelen realizar. En el caso de las hormonas, estas se segregan y pueden durar desde horas, hasta días en lograr tener un efecto. En cambio, los neurotransmisores tienen respuestas de fracciones de segundo por la acción eléctrica que tiene el Sistema Nervioso y la urgencia de su comunicación.
· Tipo de seres en los que se encuentran
Las hormonas tienen el poder de producirse en distintos seres vivos, siendo ejemplo de esto, las plantas, en donde pueden encontrarse. En el caso de los neurotransmisores, hasta ahora solo se tiene conocimiento que se encuentran en los animales.
· Forma en la que se transmiten
Las hormonas se transmiten a través del torrente sanguíneo, que es por donde viajan para llegar a los otros tejidos que las necesitan. Por otra parte, los neurotransmisores solo son un método de comunicación que ocurre de forma sináptica entre las células.
· Modulación de los efectos que tienen
La modulación de las hormonas viene a través de las fluctuaciones que existen en los niveles de sangre, lo cual depende de los sistemas. Cada uno de ellos tiene el poder de inhibir o promover la liberación a otros tejidos; además de la disponibilidad de receptores que existen, tienen que haber receptores específicos.
Los efectos que tienen los neurotransmisores se logran modular a través de la composición que tengan en la transmisión de la sinapsis. Todo va a depender del tipo de célula que se afecte.
Clasificación
Ya que conocemos la clase de molécula que tienen estas sustancias y su diferencia con las hormonas, es momento de conocer su clasificación. Cada uno de ellos se puede identificar con las siguientes categorías que mencionaremos, logrando englobar a distintas sustancias.
· Aminas
En este grupo entran los neurotransmisores que tienden a derivarse de otros aminoácidos, ejemplo de ello el triptófano. Dentro de este grupo están identificadas la norepinefrina, serotonina, dopamina o la epinefrina.
· Aminoácidos
Estos son específicamente los aminoácidos, de donde suele derivarse las anteriores, siendo ejemplo de estas el glutamato, aspartato, GABA o la glicina.
· Purinas
Dentro de este grupo, se ha determinado que las purinas, conocidas como ATP o adenosina, pueden actuar como un mensajero químico.
· Gases
El principal de este tipo dentro del cuerpo es el óxido nítrico.
· Péptidos
Los de este tipo se encuentran esparcidos dentro de todo el encéfalo, siendo ejemplo de ellos las endorfinas, las taquicininas y las dinorfinas.
· Ésteres
La acetilcolina es la que se encuentra incluida en esta clasificación.
Neurotransmisores principales y su función
Antes de referirnos a los principales, es sustancial saber que en total son más de cien los contabilizados hasta ahora dentro del Sistema Nervioso. Algunos de ellos son el ácido gamma aminobutírico (GABA), la dopamina, glutamato, norepinefrina, la serotonina y la acetilcolina; ahora los conoceremos a fondo.
Acetilcolina o ACH
Esta clase es uno de los excitadores y está en las neuronas sensoriales y dentro del Sistema nervioso Autónomo. Su actuación llega cuando se logran estimular dos receptores, los cuales son el nicotínico y el muscarínico. Su función principal es lograr estimular los músculos, incluyendo los gastrointestinales, además de tener participación en el sueño REM.
Algunas toxinas pueden afectar directamente la acción sináptica que tiene la acetilcolina. Una de ellas es la toxina botulínica, que están en los alimentos mal conservados, logrando bloquear la acetilcolina y produciendo parálisis.
Entre las patologías que podemos asociar a este neurotransmisor se halla el Alzheimer; en ella ocurre un 90% de pérdida de acetilcolina en el cerebro, pérdida de memoria, concentración y velocidad. Es por eso que, para tratar esta enfermedad, se usan fármacos que agilicen la producción de acetilcolina, como lo son el Donepezilo, Rivastigmina y Galantamina.
Hidroxitriptamina o serotonina (5 –HT)
Este es otro neurotransmisor excitador que se relaciona directamente con la emoción, el estado de ánimo, apetito, deseo sexual e incluso la vigilia. De igual forma, su acción reguladora se encarga de buscar la modulación de la ansiedad y la agresividad.
Dentro de la sustancia gris suelen encontrarse las neuronas cerebrales que secretan o producen a la serotonina; todo esto en los grupos neuronales que se llaman Núcleos del Rafe. En cuanto a quién lo sintetiza, son las neuronas que están ubicadas dentro del tallo cerebral que colaboran con el cumplimiento de los procesos autónomos.
Este tipo de neuronas sintetizadoras de la serotonina se pueden encontrar dentro del hipocampo, la amígdala, el neocórtex, el hipotálamo y el septum. La serotonina se puede encontrar en células enterocromafinas, que son las de Kulchitsky y dentro del tracto gastroinpruebainal a partir del triptófano.
En el caso de tener la serotonina alta dentro del organismo, se podrá experimentar sensación de felicidad, buena autoestima, relajación y concentración. Sin embargo, si es todo lo contrario, se pueden desarrollar problemas de depresión, demasiada ira, problemas de sueño, ánimo e incluso llevar al suicidio.
Norepinefrina
Las funciones de la norepinefrina suelen ser mixtas; tiene un lado neurotransmisor que se encarga de excitar y otro como hormona dentro de las células endocrinas. Esta también es conocida como la noradrenalina; suele ser sintetizada a partir de la dopamina, además de ser liberada dentro del Sistema Nervioso Simpático.
En el caso de las neuronas que se encargan de liberar a la norepinefrina, suele encontrarse de manera distribuida dentro del tronco encefálico. Esto ocurre dentro del núcleo locus coeruleus de la protuberancia y de los núcleos reticulares laterales, donde surgen los fascículos noradrenérgico dorsal y ventral.
Entre otras cosas, la norepinefrina también inerva a ciertas regiones del cerebro; ejemplo de esto es el córtex orbitofrontal, el hipotálamo, amígdala, cíngulo anterior, cerebelo y la corteza prefrontal.
Su misión principal es poder regular el sueño y el apetito; además, da modulación a la motivación, toma de decisiones, memoria y velocidad con la que se procesa. La depresión, en este caso, puede indicar que se tiene un índice bajo de norepinefrina.
Glutamato
Dentro de esta lista, el glutamato también pertenece a los excitadores, siendo uno de los más comunes dentro del Sistema Nervioso Central. Su función principal es pasar por la plasticidad sináptica, además de tener una participación importante dentro del aprendizaje y la memoria.
Se le conoce como excitotoxicidad al exceso del glutamato, lo que directamente se convierte en una sustancia tóxica para las neuronas. En el caso de que exista algún golpe, trauma o ictus cerebral, se notará en la elevación de segregación de glutamato; esto terminará por contribuir a la lesión que existe.
Tras conocerse que las actividades de receptores que tiene el glutamato producen algunas muertes de neuronas, se pudo relacionar con el Alzheimer y la enfermedad de Huntington.
Dopamina (DA)
Este es uno de los primeros inhibidores de nuestra lista, donde principalmente cuenta con dos receptores. El primero de ello es el D1, el cual está ubicado dentro de las neuronas intrínsecas en el cuerpo estriado. El otro de ellos es el D2, el cual sirve como autor receptor dentro de las neuronas mesolímbicas y nigroestriadas.
Dentro de las neuronas dopaminérgicas se llegan a conformar un cierto grupo de circuitos neuronales que son principales; estos son el circuito nigroestriado, circuito mesolímbico, circuito mesocortical y circuito tuberoinfundibular.
- Circuito nigroestriado: Este se encarga de circular por la sustancia negra hasta los ganglios basales, relacionado principalmente con el control motor. Dentro de esta vía se suele producir la mayor cantidad de dopamina en todo el cerebro; en caso de que ocurra algún daño se podría desencadenar el Parkinson.
- Circuito mesolímbico: Este neurotransmisor suele presentarse en grandes cantidades dentro de los lóbulos frontales, lo que lo asocia a la esquizofrenia. Por otro lado, se le asocia con las drogas como la cocaína, el opio, alcohol y nicotina, lo que libera dopamina y produce adicción.
- Circuito mesocortical: Este se halla desde el área tegmental ventral hasta la corteza cerebral, teniendo efecto en las funciones cognitivas y ejecutivas. La emoción puede estar regulada, de forma que se tengan problemas de juicio social y fluidez verbal.
- Circuito tuberoinfundibular: Este circuito se encarga de conectar las diferentes partes del hipotálamo y la glándula pituitaria. Su función es contribuir a la hipófisis durante la secreción de las hormonas, siendo la más influyente la prolactina.
Ácido Gamma Aminobutírico (GABA)
Se encarga de frenar a los neurotransmisores que son excitadores y de inhibirlas dentro del Sistema nervioso Central; suele sintetizarse por el aminoácido precursor glutamato. Las GABA pueden hacer sinapsis con otras neuronas similares, lo que produce una excitación mediante el trabajo de desinhibición.
Estas GABA se hallan dentro del tálamo, hipotálamo y los lóbulos occipitales, siendo el principal actor en la cognición, comportamiento y respuestas ante el estrés. Cuando se tiene un bajo índice de GABA suele ocurrir incremento de actividad neuronal, además de ocasionar ansiedad.
Tipos de GABA
Estos se logran dividir en tres tipos diferentes, los cuales son:
- GABA A: Suelen ser receptores más comunes y ligados a un canal iónico, trabajando de manera rápida. Puede reconocerse como GABA Alfa, Beta y Gamma.
- GABA B: Suelen ser metabotrópicos, utilizando a un mensajero, por lo que suelen operar mucho más lento.
- GABA C: Receptores que son casi exclusivos dentro de las células horizontales de la retina y suelen ser receptores inotrópicos.
Procesos Bioquímicos que se asocian a los neurotransmisores
Luego de conocer las sustancias químicas que influyen en los procesos cerebrales, es momento de la bioquímica. Ahora conoceremos los distintos procesos bioquímicos que se asocian con el mundo de los neurotransmisores.
· Síntesis del neurotransmisor debido a las neuronas presinápticas
Es aquí donde hay una participación por parte de las células gliales; según la naturaleza que tenga el neurotransmisor va a poder sintetizar el soma neuronal o transmisiones nerviosas. Sin embargo, existen algunos neurotransmisores que se sintetizan de forma directa en las terminaciones nerviosas mediante las enzimas que se sintetizan dentro del soma.
Dentro del interior del axón existen distintas corrientes de sustancias que están libres o encerradas en vesículas; estas pueden ser precursores o no de los neurotransmisores o sus enzimas. A esto se le conoce como el flujo axónico.
· Almacenamiento del neurotransmisor dentro de las vesículas que están en la terminación sináptica
Liberación del neurotransmisor por exocitosis (es calciodependiente)
Desde el momento en el que llega un impulso nervioso a la neurona presináptica se logran abrir los canales de calcio; así entra el ion en la neurona. De esta forma se logra liberar el neurotransmisor en todo el espacio sináptico.
El calcio se encarga de iniciar la exocitosis; luego, comienza el traslado de vesículas a lugares de liberación con ayuda de proteínas de membrana plasmática y membrana vesicular. Al entrar el calcio en la neurona, se activa la enzima calmodulina, que es una proteinquinasa que fosforila a la sinapsina I; esta está ubicada en la membrana de las vesículas.
Activación del receptor del neurotransmisor
Este se halla situado dentro de la membrana plasmática de la neurona postsináptica. Este receptor postsináptico no es más que una estructura proteica que busca una respuesta, siendo los neuroreceptores de dos tipos.
- Receptores ionotrópicos: Estos tienen una respuesta rápida cuando se abre o cierra un canal iónico, lo que produce despolarizaciones y genera potenciales de acción. En cambio, las respuestas excitatorias producen hiperpolarizaciones y respuestas de inhibición. El primer caso trabaja con canales de cationes monoiónicos como lo son los de sodio y potasio; el segundo caso son canales de cloruro los activados.
- Receptores metabotrópicos: Se encargan de liberar mensajeros intracelulares como el AMP cíclico, el calcio y los fosfolípidos mediante la transducción de señales. Estos se activan con proteínas quinasas que se encargan de fosforilar activando o no los canales dentro de la célula.
· Iniciación de las acciones del segundo mensajero
Iniciación del neurotransmisor
Esto puede ocurrir por la degradación química o por la reabsorción de las membranas. Dentro del espacio sináptico hay algunas enzimas que se encargan de inactivar al neurotransmisor. Por otro lado, las neuronas presinápticas cuentan con receptores que lo captan, lo introducen y almacenan de nuevo en la vesícula para luego verterlo.
Dentro del Sistema Nervioso existen dos grandes familias de receptores para los neurotransmisores; estos varían según el número de regiones trasmembranales que tengan para aceptar la información. Existe la selectividad de una familia de receptores para un neurotransmisor único que solo puede hacerlo por conexión con la membrana correcta.
- Primera familia: Cuenta con siete regiones trasmembranales, usa la proteína G para poder usar al segundo mensajero.
- Segunda familia: Tiene una hechura molecular común de cada miembro con 5 regiones trasmembranales; cuenta con distintas versiones de los receptores configurados alrededor de un canal iónico.
Efectos más comunes de los neurotransmisores
Es momento de conocer de forma específica cuáles son exactamente los efectos que pueden presentarse en relación con los neurotransmisores antes mencionados. De esta forma, se podrá hacer una relación directa con ciertas patologías o desórdenes que se pueden presentar por el exceso o disminución de alguno de ellos.
Serotonina
Puede causar, en altos niveles, tranquilidad, control personal, paciencia, mantener el humor estable y la adaptabilidad para ciertas situaciones. Cuando se halla en niveles bajos puede originar agresividad e hiperactividad; además, puede generar impulsividad, cambios de humor, ansiedad, insomnio, depresión, dependencia a sustancias como el alcohol o las drogas.
Dopamina
Cuando existen altos niveles puede llegar a mantener el buen humor, despertar la iniciativa, el deseo sexual y la motivación. En cambio, con niveles bajos de dopamina se experimenta depresión, desmotivación, no hay libido, hiperactividad e indecisión.
Adrenalina
Con altos niveles de adrenalina el Sistema Nervioso Central se halla en un constante estado de alerta; cuando está bajo, puede causar depresión y decaimiento.
Noradrenalina
Si tiene un nivel alto, puede generar emociones positivas, mantener buena memoria, deseo sexual y vigilancia. En cambio, cuando están bajos sus niveles puede provocar déficit de atención, poco nivel de concentración, problemas de memoria, bajo libido y depresión.
GABA
Su función con niveles altos es el de la relajación, sueño y buena memorización; en cambio, cuando hay niveles bajos puede ocasionar manías o ataques de pánico.
Acetilcolina
Si sus niveles son altos puede ayudar a potenciar la memoria, la forma de aprendizaje y la concentración. Si sus niveles son bajos se tendrá una pérdida de la memoria, bajo nivel de aprendizaje y de concentración.
El glutamato y sus receptores
Como mencionamos anteriormente, se conoce como glutamato a uno de los neurotransmisores que más se encuentra dentro del cerebro; este es totalmente excitatorio e importante para las funciones cerebrales. Cuando se descubrió por primera vez, gracias a Takashi Hayashi en 1954, se indicaba que podría excitar acciones dentro de los procesos electrofisiológicos.
Tras un experimento, Takashi comprobó que inyectar glutamato en el cerebro o en la carótida podía producir convulsiones. Esto fue expandido con una inyección en la médula espinal de un gato, donde el glutamato logró despolarizar y excitar las neuronas individuales.
Con el paso del tiempo y más pruebas, se logró comprobar que el glutamato es un neurotransmisor que está, abundantemente, dentro del cerebro. Además de esto, cuenta con una importante participación dentro de las vías metabólicas.
Se describe al glutamato como una molécula quiral; esta es flexible y puede tener nueve conformaciones de forma escalonada en condiciones fisiológicas con rotaciones en sus enlaces de carbono.
Receptores del glutamato
Estas se caracterizan por ser moléculas que se pueden clasificar en dos familias, siendo la de receptores ionotrópicos y la de receptores metabotrópicos.
En el caso de los receptores ionotrópicos de glutamato, se suelen dividir en tres partes, los cuales trabajan como un canal de cationes:
- Los receptores de N-mentil-D-aspartato o receptores NMDA
- Los receptores de ácido alfa-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazolpropiónico o receptores AMPA
- Los receptores de Kainato
En el caso de los receptores metabotrópicos del glutamato, están acoplados a las proteínas G, modificando las respuestas dentro de los canales de la membrana. Además de esto, modifican las respuestas de las concentraciones de segundos mensajeros, como el caso del diacilglicerol o AMP cíclico.
¿Cómo ayudan los neurotransmisores en la comunicación del organismo?
Para la salud es necesario tener una buena comunicación, algo que los neurotransmisores saben hacer de la mejor manera tras enviar distintos tipos de información. Esto lo hace a través de la transmisión de información de una célula a la otra, dentro del cerebro y del organismo en general.
Estos mensajeros son químicos que se almacenan en compartimentos que están en los extremos de las neuronas, conocidos como vesículas sinápticas. Es dentro de ellas que los neurotransmisores se encuentran almacenados hasta que el cerebro manda un mensaje específico.
Desde el momento en el que la neurona activa su potencial de acción y manda una señal, estos comienzan a trabajar, repotenciando la energía de las neuronas. Todo esto va a conseguir que se logren secretar neurotransmisores entre el espacio que tienen dos neuronas, lo que se conoce como la sinapsis.
Todas las neuronas que se encuentran alrededor van a tomar estas sustancias para detonar el potencial de acción; además, crearán un efecto en cadena que transmitirá el mensaje. Al haberse cumplido el trabajo, los neurotransmisores van a pasar un proceso de descomposición; esto la aleja de las neuronas o hace que se retomen por las vesículas sinápticas.
Es de esta forma que los neurotransmisores ayudan a que la comunicación del cerebro con distintas partes del cuerpo sea casi instantánea.
Enfermedades relacionadas con los neurotransmisores
Ya hemos mencionado algunas de las enfermedades que se pueden relacionar a los neurotransmisores, como son las degenerativas: Parkinson, Alzheimer, epilepsia o convulsiones. Sin embargo, ahora hablaremos de algunas enfermedades genéticas que se encuentran implicadas en el metabolismo de estos.
Estos defectos, que son congénitos, suelen afectar de forma directa al Sistema Nervioso Central, llevando a tener problemas neurológicos graves. Además, si no se le da un adecuado tratamiento a cada uno de los casos, los resultados y consecuencias pueden ser mayores.
Síntomas de enfermedades congénitas relacionadas con neurotransmisores
Además de los síntomas que conocemos cuando se tiene un exceso de estas sustancias o en caso de que sea una baja producción, mencionaremos los siguientes. Estos suelen estar relacionados con enfermedades que pueden ser leves o graves según el caso.
En el caso de una enfermedad leve de neurotransmisores en un niño pequeño, puede aparecer retraso psicomotor o movimientos que no son normales. Ahora, si la enfermedad es grave, estos pueden tener distonía, temblores, hipotonía, ataxia, hiponimia, movimientos oculares anormales, sudoración excesiva, poco sueño, estado irritable.
Otras enfermedades pueden presentarse con letargia e hipotonía en los periodos neonatales, algunas convulsiones, retraso mental y microcefalia.
¿Cómo se diagnostica esto?
Para conocer exactamente la presencia de estas enfermedades, es necesario que se hagan análisis especiales y metabólicos de los neurotransmisores, dentro del líquido cefalorraquídeo. Para esto, se debe practicar una punción lumbar y obtener una muestra o tener estudios de genética molecular.
Enfermedades que se relacionan a la dopamina
- Déficit de tirosina hidroxilasa (TH)
Este se caracteriza por la enzima TH o enzima crítica para la producción de dopamina. Quienes llegan a padecer de este déficit presentan patologías clínicas leves o graves en algunos casos.
- Déficit de guanosina trifosfato ciclohidrolasa (GTPCH)-1
Esta es una enfermedad que reduce el cofactor tetrahidrobiopterina, lo que es muy importante para la síntesis de la dopamina. Esto puede ocurrir por una herencia recesiva o por una dominante, donde esta última suele ser la más frecuente en estos casos.
Cuando se suele tener este déficit de forma leve, existen alteraciones en el movimiento, en los movimientos oculares, temblores y retraso psicomotor. Por la mañana suelen ser leves, pero van incrementando su intensidad con el paso del día.
Cuando los casos son más graves, se suele padecer de una tetraparesia con retraso psicomotor, además, también puede ocasionar PCI o parálisis cerebral infantil. El diagnóstico para estas enfermedades suele ser el mismo que ya hemos mencionado, una punción lumbar para que se puedan hacer estudios metabólicos.
Estudios recientes relacionados con el desequilibrio entre neurotransmisores
Ya hemos mencionado que cuando existen desequilibrios que están relacionados con los neurotransmisores, ya sean inhibidores o excitadores podrán dar origen a distintas enfermedades. Cada una de ellas puede presentarse de distintas maneras, llevando a padecer a las personas desde esquizofrenia, hasta depresión, trastornos de ansiedad o insomnio.
Todo va a depender de la zona del cerebro en la que se encuentre el desequilibrio y si produce o no síntomas clínicos. En un estudio reciente publicado en la revista Cell Reports, se pudo dar a conocer un estudio del Doctor Lerma.
En este se determinó que el aumento del gen GIRK4 que regula al glutamato, puede causar un desequilibrio persistente en la actividad de excitación o inhibición. Esto afectará a las respuestas de la amígdala cerebral, que es la que procesa algunas emociones como la ansiedad o el miedo.
El doctor explica que, si este desequilibrio ocurre en la corteza prefrontal, podría haber problemas en las relaciones sociales o con la agresividad. Esto ha dado una sorpresa en la ciencia humana, porque así se puede determinar de una u otra forma el comportamiento animal que existe.
¿Qué es el modelo murino?
Esto no es más que el uso de los ratones para poder estudiar las distintas enfermedades que existen o la afección humana que puedan tener. Es de esta forma que se logran hacer tratamientos y métodos de prevención y así detectar a tiempo ciertas curas.
En este caso, se realizó una prueba de laboratorio con ratones; se les inyectó una duplicación de un fragmento del cromosoma 11 que tiene GIRK4. Este modelo se encuentra presente en las personas que tienen autismo; el estudio demostró que el comportamiento de los ratones es muy similar al humano.
Estos animales, que se convirtieron en portadores, mostraron síntomas de ansiedad, alteraciones de conducta y depresión, algo en común con los autistas. De esta manera, se pueden entender mejor todas estas enfermedades; se tienen las mismas alteraciones, pero con efectos distintos, según el lugar donde esté el problema de neurotransmisores.
Curiosidades relacionadas a los neurotransmisores
Dentro del corazón también existen neurotransmisores, proteínas, células e incluso más de 40 mil neuronas. Los estudios recientes han determinado que, así como existe el cerebro que conocemos, está el cerebro abdominal, quien se encarga de la regulación intestinal con neuronas especializadas.
De esta forma, se puede decir que, existen neuronas en distintas partes del cuerpo, así como los neurotransmisores también están en todo el organismo. En el caso del corazón, estas sustancias mandan más señales al cerebro de las que este recibe comúnmente.
La botulina se encarga de bloquear al neurotransmisor acetilcolina, lo que produce parálisis. Uno de sus derivados es el reconocido bótox estético, el cual es utilizado para fines estéticos.
El nuevo dispositivo para medir neurotransmisores en tiempo real
El estudio de los neurotransmisores sigue creciendo de la mano de la tecnología y la ciencia, brindando nuevas herramientas que sirvan para resolver ciertas situaciones. En este caso, un par de doctores de la Universidad de Guadalajara crearon un nuevo dispositivo para la medición de estos en tiempo real.
Actualmente, existen equipos avanzados que pueden dar estos resultados en un rango de 10 minutos, lo que solo podría determinar un número aproximado de neurotransmisores. Sin embargo, esta nueva invención brinda resultados en fracciones de segundo a través de una pantalla en la que se ve el análisis.
Está claro que este tipo de estudios puede determinar algunas enfermedades y desequilibrios relacionados con los neurotransmisores. Sin embargo, también tienen una importancia significativa en la forma en la que se comportan los humanos y los cambios de concentraciones que puedan tener.
Estos estudios se realizaron primero en animales para poder monitorear los eventos de conducta que pudieran tener, lo que permitió un análisis rápido con grandes ventajas. Así que, de seguir creciendo este tipo de inventos, se podrá tener un mejor resultado en los patrones conductuales y la determinación de diversos padecimientos con relación a los neurotransmisores.
Referencias:
http://webspace.ship.edu/cgboer/genesp/neurotransmisores.html
https://es.wikipedia.org/wiki/Neurotransmisor
http://cgipv.udg.mx/dispositivo-para-medicion-de-neurotransmisores-en-tiempo-real
0 comentarios