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3.BIOEVOLUCIÓN III_POTENCIAL DE ACCIÓN,TRANSMISIÓN SINÁPTICA Y NEUROTRANSMISORES

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Diana Martínez_Rangel

on 8 August 2017

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Transcript of 3.BIOEVOLUCIÓN III_POTENCIAL DE ACCIÓN,TRANSMISIÓN SINÁPTICA Y NEUROTRANSMISORES

Estos cambios implican una elevación rápida y transitoria de la permeabilidad al Na+, seguida por una elevación más lenta pero sostenida en la permeabilidad al K+.
La repolarización corresponde a la apertura de los canales de
K+ con compuerta sensible al voltaje.
Los PdeA solo se inician cuando el potencial de membrana neuronal se hace más positivo que cierto nivel umbral.

El PdeA es generado por el flujo de iones a través de los
canales sensibles al voltaje
.
La despolarización de la membrana determina que los
canales de Na+ dependientes de voltaje
se abran rápidamente, lo que genera una corriente de Na+ al interior de la célula.

Esta corriente causa una mayor despolarización, con lo que hace que se abran más
canales de Na+ dependientes de voltaje
induce un mayor aumento de corriente hacia adentro.

Se llega hasta una fase de aumento del PdeA.

potencial de membrana (mV)
tiempo (ms)
POTENCIAL DE ACCIÓN
Ambas permeabilidades son dependiente de voltaje
y aumenta a medida que el Pde membrana se DESPOLARIZA.
Refleja los cambios en la permeabilidad de la membrana a iones específicos.
El PdeA es la señal eléctrica primaria generada por las células nerviosas.
Hodgkin y Huxley
Según su modelo un PdeA implica una secuencia de fenómenos:
El estado de despolarización llega hasta un límite, dado por:
Inactivando de forma gradual los canales de
Na+ regulados por voltaje
y
Abriendo, con cierto retraso, los
canales de K+ sensibles al voltaje
.
En consecuencia la corriente de Na+ hacia dentro va seguida de una corriente de K+ hacia afuera, que tiende a
repolarizar
la membrana.
El PdeA va seguido de una hiperpolarización transitoria.
Este breve aumento del potencial de membrana se produce porque los
canales de K+ dependientes de voltaje
que se abrieron se cierran algún tiempo después.
El movimiento neto de la carga positiva al exterior por la salida de K+ ayuda a completar el proceso de repolarización.
Esta apertura es más lenta y más prolongada que la apertura de los canales Na+.
El PdeA va seguido de un breve período de menor excitabilidad o refractario que puede dividirse en dos fases:
Período refractario absoluto
: se produce inmediatamente tras el potencial de acción.
Durante este período es imposible excitar la célula, por grande que sea la estimulación aplicada.
Período refractario relativo
: durante el cual es posible desencadenar un PdeA, pero solo aplicando estímulos mayores que los requeridos normalmente para alcanzar el umbral.
Estos períodos en conjunto no duran más que unos pocos milisegundos, son causados por la inactivación residual de los canales de Na+ dependientes de voltaje y la mayor apertura de los de K+ dependientes de voltaje.
Potencial de Acción: Kandel cap. 9, Purves cap. 3.
El PdeA y todas sus propiedades pueden explicarse por cambios dependientes del tiempo y el voltaje en las permeabilidades para el Na+ y el K+, de las membranas neuronales.

Los PdeA se
propagan

a lo largo de los axones iniciados por el gradiente de voltaje entre las regiones activas e inactivas del axón.
Señalización a larga distancia por medio de los PdeA
Flujo pasivo de corriente
cambio subliminal en el pde membrana
Propagación de un PdeA.
La amplitud del PdeA es kte a lo largo del axón.
Amplitud kte a diferentes distancias.
Aumento de la velocidad de conducción como resultado de la mielinización
La conducción del PdeA requiere tanto flujo de corriente activa como pasiva. La despolarización abre los canales Na localmente y produce un PdeA en el punto A, tiempo=1
La corriente resultante hacia el interior fluye pasivamente a lo largo del axón, despolarizando la región adyacente (punto B) del axón.

En el tiempo=2 la despolarización de la membrana adyacente abre los canales de Na en el punto B lo que provoca la iniciación del PdeA en este sitio
Luego de un tiempo=3 el PdeA se propaga aún más lejos. Este ciclo continúa a lo largo de todo el axón.
A medida que el PdeA se propaga el pde membrana se repolariza debido a la apertura de los canales de K y la inactivación de los canales Na. No hay propagación retrógrada.
Cambios del Pde membrana en los puntos señalados.
La mielina impide que la corriente local escape a través de la capa internodal, por lo tanto, fluye más allá a lo largo del axón de lo que haría en ausencia de mielina.

Además los receptores de Na dependiente de voltaje solo están en los Nodos de Ranvier.
Conducción Saltatoria.
¿Qué ocurre cuando se altera este tipo de conducción? Busca qué es la esclerosis múltiple.
Transmisión Sináptica y Neurotransmisores
Sobre la base de su mecanismo de transmisión, hay dos tipos de Sinapsis:
Sinapsis Química
Sinapsis Eléctrica
Sinapsis Eléctrica
Constituyen la minoría de las sinapsis.
Permiten el flujo pasivo y directo de corriente eléctrica de una neurona a otra.
Las membranas de las dos neuronas se aproximan mucho en la sinapsis y se conectan por las
Uniones en Brecha
.
Contienen canales apareados que forman poros.
Las uniones en brecha contienen canales apareados y alineados con precisión: así cada par de canales forma un poro.
El poro de un canal de unión brecha es mucho más grande que el poro de los canales iónicos.
Por esta razón distintas sustancias pueden difundir simplemente entre el citoplasma de las neuronas pre y postsinápticas.
Permite que ATP y metabolitos intracelulares como segundos mensajeros sean transferidos entre neuronas.
La fuente habitual es la
diferencia de potencial
generada localmente por el PdeA.
Permite que la corriente iónica fluya pasivamente a través de los poros.
Consecuencias de esta disposición
:
La transmisión puede ser bidirecciónal: la corriente puede fluir en cualquier dirección a través de la unión en brecha.
Dependiendo de qué miembro de la pareja acoplada es invadido por el PdeA.
La transmisión es mucho más rápida que en la sinapsis química: ya que el flujo pasivo de corriente a través de la unión en brecha es prácticamente instantáneo.
La comunicación ocurre sin la demora de las sinapsis químicas.
La primer sinapsis eléctrica fue descrita en un cangrejo de río.
Estas sinapsis interconectan muchas de las neuronas en el circuito que permite al animal escapar, minimizando el tiempo entre la presencia del estímulo amenazante y una respuesta motora.
Las sinapsis eléctricas sincronizan la actividad entre poblaciones de neuronas.

Las neuronas del
tronco
encefálico que generan la actividad eléctrica rítmica que subyace a la respiración, están sincronizadas por sinapsis eléctricas.
De igual forma las poblaciones de interneuronas en la
corteza cerebral
,
tálamo
y
cerebelo
.

En
hipotálamo
en neuronas hormonosecretantes, este tipo de sinapsis asegura que todas las células disparen PdeA aprox. al mismo tiempo, facilitando la explosión de secreción hormonal en la circulación.
La intensidad de ambas formas de transmisiòn sinàptica puede ser realzada o atenuada por la actividad de la cèlula.
Esta plasticidad es crucial para la memoria y para otras funciones superiores del encèfalo.
Las sinapsis elèctricas se utilizan sobre todo para enviar señales sencillas de despolarizaciòn, sin intervenir en en la produccion de acciones inhibidoras.
En la sinapsis eléctrica un PdeA generado en la fibra presináptica produce un
potencial postsinaptico
de despolarización que si es lo suficientemente grande podrá descargar un PdeA en la fibra postsináptica.
Cualquier cantidad de corriente en la célula presinaptica desencadena una respuesta en la célula postsinaptica.
Mientras que en la sinapsis química la corriente presinaptica tiene que alcanzar el umbral para generar un PdeA.
Sinapsis Química
Hay mayor espacio entre neuronas, la hendidura sináptica.
La característica es la presencia de vesículas en la terminación presináptica, llenos de
Neurotransmisor
.
Son químicos que actúan como mensajeros.
Hay retardo sináptico
Un PdeA invade la terminación de la neurona presináptica.

Este altera el Pde membrana genera la apertura de los canales de Ca2+ regulados por voltaje, en la neurona presináptica.
El Ca2+ entra a la célula por gradiente de concentración.
La elevación del Ca2+ intracelular permite que las vesículas sinápticas se fusionen con la membrana plasmatica de la neurona presináptica.
Así el neurotransmisor es liberado en la hendidura sináptica.
Después de la exocitosis, los transmisores difunden y se unen a receptores específicos sobre la membrana de la neurona postsináptica.
La fijación del neurotransmisor a los receptores abre los canales de la membrana postsináptica (o los cierra).
Esto altera la capacidad de los iones para entrar (o salir) en las células postsinapticas.
El flujo de corriente resultante inducida por el neurotransmisor altera la conductancia, aumentando o disminuyendo la probabilidad de que la neurona dispare un PdeA.
Neurotransmisores
Contar con mas de un neurotransmisor diversifica el repertorio fisiológico de la sinapsis.
Se pueden clasificar en dos categorias amplias:
Neurotransmisores de molécula pequeña
Neuropeptidos
Median acciones sinápticas rápidas
Modulan funciones sinápticas mas lentas
Muchos tipos de neuronas sintetizan y liberan dos o más neurotransmisores diferentes, en este caso las moleculas se denominan
cotransmisores
.
Criterios que definen a un neurotransmisor
La sustancia debe estar presente en el interior de la neurona presinaptica.
La sustancia debe ser liberada en respuesta a la despolarización presináptica, la cual debe ocurrir en forma Ca2+ dependiente.
Se deben presentar receptores específicos para la sustancia en la célula postsináptica.
Transmisión sináptica: Kandel cap. 10; Purves cap. 5.
Una transmisión sináptica eficaz requiere un control riguroso de la
concentración
del neurotransmisor en la hendidura sináptica.

Las neuronas regulan la
síntesis
,
empaquetamiento
,
liberación
y
degradación
de los neurotransmisores, lo que permite lograr los niveles apropiados.
Las enzimas son producidas en el soma y transportadas hasta la terminación presináptica.

Los
neurotransmisores de molécula pequeña
son sintetizados localmente en el interior de las terminaciones presinápticas.

Los precursores usualmente son captados en la terminación nerviosa por transportadores en la membrana.
Para algunos neurotransmisores los pasos finales de síntesis ocurren en el interior de las vesículas sinápticas.
Las vesículas son de 40 a 60 nm.
Sus centros aparecen claros en las micrografías electrónicas, por eso estas vesículas se llaman
vesículas pequeñas de centro claro
.
Los Neuropéptidos son sintetizados en el soma.
Las vesículas llenas de péptidos son transportadas a lo largo del axón.
Por transporte axonal lento.
Por transporte axonal rápido.
Las vesículas tiene un tamaño entre 90 y 250 nm.
Las vesículas son electrodensas en las electromicrografías, por eso reciben el nombre de
vesículas grandes de centro denso
.
ACETILCOLINA (ACh)
COLINA
+
ACETIL-CoA
Colinacetiltransferasa
ACETILCOLINA
Acetilcolinesterasa
COLINA
+
Acetato
Existe un mecanismo específico para eliminarla de su lugar de acción, la hendidura sináptica.
Transmisor empleado por las neuronas motoras de la médula espinal, se libera en las uniones neuromusculares.
Sirve también como transmisor en las sinápsis de los ganglios del sistema motor visceral.
Neuronas Colinérgicas
La eliminación del transmisor se puede dar por tres procesos:
Difusión
Degradación enzimática
Recaptación
Efecto postsináptico:
Excitador
Precursor:
Colina + Acetil coA
Mecanismo de eliminación:
Acetilcolinesterasa
Tipo de vesícula:
Pequeña, clara.
Receptores de Acetilcolina:
Se dividen en dos tipos con base en sus propiedades farmacológicas.
Receptores Muscarínicos:
Amanita muscaria
La
Muscarina
mimetiza la acción estimulante de la acetilcolina, pero no en todos los receptores que son alterados por la acetilcolina.
Solo en los receptores ubicados en el músculo liso y las glándulas.

Por lo tanto estas acciones de la Acetilcolina son llamadas acciones muscarínicas y los receptores implicados son los receptores muscarínicos.

Este tipo de receptores pueden ser bloqueados por la
Atropina
.
Receptores Nicotínicos
La
Nicotina
mimetiza igualmente el efecto de la acetilcolina

Acciones nicotínicas.

Lo hace sobre los receptores nicotínicos, estos no son afectados por la atropina.


Se subdividen a su vez en los que se encuentran en las uniones neuromusculares y en los que se ubican en los ganglios autónomos.

Los receptores de acetilcolina, tanto muscarínicos como nicotínicos, se encuentran en gran cantidad en el cerebro.
La acetilcolina se secreta por:

las neuronas piramidales de la
corteza motora


las neuronas en los
ganglios basales


las motoneuronas que invervan los
músculos esqueléticos


las neuronas
preganglionares
del sistema
nervioso autónomo



las neuronas
posganglionares
del sistema
nervioso simpático
.
Metabotrópico
Ionotrópicos
AMINAS BIÓGENAS
Las cinco aminas biógenas transmisoras son:
Tres catecolaminas:
DOPAMINA
NORADRENALINA
ADRENALINA
a partir de la Tirosina
HISTAMINA
SEROTONINA
DOPAMINA
Presente en todas las regiones encefálicas, aunque la principal zona es el cuerpo estriado, quien recibe aferencias de la sustancia nigra.
Este circuito está involucrado en la coordinación de movimiento corporal.


La Dopamina está involucrada en la motivación, recompensa y el refuerzo.
Efecto postsináptico:
Precursor:
Mecanismo de eliminación:
Tipo de vesícula:
Excitador
Tirosina
Tranportador, DAT. Monoaminooxidasa, MAO; Catecol-0-metiltransferasa, COMT
Pequeña, centro denso.
La acción de la dopamina concluye con su recaptación por el transportador de dopamina Na dependiente, DAT.
Los receptores de dopamina están acoplados a proteína G, Metabotrópicos.
NORADRENALINA
Norepinefrina
Las neuronas noradrenérgicas más sobresalientes son las
células ganglionares simpáticas
, en el sistema motor visceral.

Utilizada también en el
locus coeruleus
, núcleo en el tronco del encéfalo que influye en el sueño y la vigilia, la antención y la conducta alimentaria.


Efecto postsináptico:
Precursor:
Mecanismo de eliminación:
Tipo de vesícula:
Excitatorio
Tirosina, enzima: Dopamina B-hidroxilasa
Eliminada de la hendidura sináptica por el transportador de Noradrenalina (NET). También capta Dopamina. Punto blanco de las Anfetaminas.
Grande, de centro denso
Noradrenalina como Adrenalina: Actúan sobre los receptores Alfa-adrenérgicos y Beta-adrenérgicos.
Metabotrópicos.
La activación de los receptores alfa 1 produce una lenta despolarización, por la inhibición de los canales de K+.
Vías Dopaminérgicas
De las cuatro vías dopaminérgicas principales, tres salen de la sustancia negra del mesencéfalo.

La
vía nigroestriada
, es importante para el control del movimiento.

Las
vías mesolímbica
y
mesocortical
, son importantes para los afectos, las emociones y la motivación. Están alteradas en la esquizofrenia.

La
vía tuberoinfundibular
, se origina en el núcleo infundibular (arqueado) del hipotálamo y se proyecta hacia la hipófisis, donde regula la secreción de hormonas.
ADRENALINA
Epinefrina
Es la catecolamina que se encuentra en menor nivel en el encéfalo.

En el SNC, área tegmental lateral y bulbo raquídeo, proyectan hacia hipotálamo y tálamo.
Efecto postsináptico:
Precursor:
Mecanismo de eliminación:
Tipo de vesícula:
Excitatorio
Tirosina, enzima: Feniletanolamina-N-metiltransferasa
No hay transportador específico, el NET es capáz de transportarla.
Irregular, centro denso
HISTAMINA
Efecto postsináptico:
Precursor:
Mecanismo de eliminación:
Tipo de vesícula:
Excitatorio
Histidina, enzima: Histidina descarboxilasa.
Grande de centro denso
Se encuentra en las neuronas del hipotálamo que envía proyecciones al resto del SNC.
Media el despertar y la atención.

Las reacciones alérgicas o daño tisular producen su liberación.

Se ha relacionado con el despertar, el comportamiento sexual, regulación de secreción de hormonas, presión arterial, mecanimos de la sed y los umbrales del dolor.

Los tres tipos de receptores histaminérgicos están acoplados a proteína G, metabotrópicos.
H1, H2 y H3.
Degradada por la acción combinada de la histamina metiltransferasa y la MAO.
SEROTONINA
5-hidroxitriptamina (5-HT)
Efecto postsináptico:
Precursor:
Mecanismo de eliminación:
Tipo de vesícula:
Se encuentra en grupos de neuronas en la región del rafe de la protuberancia y el tronco del encéfalo, relacionadas con la regulación del sueño y la vigilia.

Es relacionada con comportamientos que incluyen las emociones, el ritmo circadiano, la conducta motora y el estado de alerta mental.

El deterioro en su función se relaciona con trastornos psiquiátricos como depresión, ansiedad y esquizofrenia.
Triptófano, enzima: Triptófano-5-hidroxilasa.
Excitador
Grande de centro denso
Transportador SERT, MAO
La mayoría de los receptores son metabotrópicos.

Los
5-HT3
son canales iónicos con puerta de ligando, son receptores catiónicos no selectivos y por lo tanto, median respuestas postsinápticas excitatorias.
AMINOÁCIDOS
GLUTAMATO
GABA
GLICINA
GLUTAMATO
Casi todas las células excitadoras del SNC son glutamatérgicas.

Es un aa no esencial, que no atraviesa la barrera hematoencefálica, por esto debe ser sintetizado en las neuronas a partir de precursores locales.
Efecto postsináptico:
Precursor:
Mecanismo de eliminación:
Tipo de vesícula:
Excitador
Glutamina

liberada por las células gliales
, enzima: glutaminasa
Transportadores de aa excitadores, EATT
Pequeña y clara
Receptores de Glutamato
Tres de ellos son ionotrópicos
Receptor NMDA
Receptor AMPA
Receptor Kainato
De acuerdo a los agonistas que los activan.
N-metil-D-aspartato
a-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazol-propionato
Ácido caínico
Todos son canales catiónicos no selectivos
NMDA
Permite principalmente la entrada de Ca2+, el cual puede actuar como segundo mensajero, que activa cascadas de señalización intracelular.
Fija el Mg2+ extracelular.
Cuando hay potenciales de membrana de hiperpolarización, el Mg2+ bloquea el poro del canal del receptor NMDA.
La despolarización empuja el Mg2+ fuera del poro, permitiendo flujo de cationes.
Esto implica que el flujo de corriente a través del receptor depende del voltaje.
Significa que los receptores NMDA permiten la entrada de cationes solo durante la despolarización.
Por un gran número de estímulos excitatorios o por la descarga repetitiva de PdeA en la cél. postsináptica.
La apertura del canal de este receptor requiere la presencia de un coagonista, la Glicina
Tres metabotrópicos:
Efecto postsináptico:
Precursor:
Mecanismo de eliminación:
Tipo de vesícula:
Inhibidor
Glutamato, enzima: Glutamato descaboxilasa GAD
Pequeña y clara
Transportador, GAT
GABA
ácido gamma aminobutírico
Las sinapsis inhibitorias que emplean GABA como transmisor pueden tener tres tipos de receptores postsinápticos:
GABA A, GABA B, GABA C
GABA A y GABA C: Ionotrópicos
GABA B: Metabotrópico
Modulan la entrada de Cl-
Su inhibición es mediada por la activación de canales de
K+
o por bloqueo de los canales de
Ca2+.
Efecto postsináptico:
Precursor:
Mecanismo de eliminación:
Tipo de vesícula:
GLICINA
Las sinapsis que utilizan glicina están muy localizadas, médula espinal.
Serina, enzima: hidroximetiltransferasa
Inhibidor
Transportadores de glicina de la membrana plasmática
Pequeña y clara
Los receptores GlyR, permiten el paso de Cl-
Neurotransmisores: Kandel Cap. 15, Purves cap. 6 y Ganong cap. 4
Tipos de Receptores Postsinápticos
RECEPTORES IONOTRÓPICOS
Estos receptores contienen dos dominios funcionales
1. Un sitio extracelular que fija neurotransmisores
2. Un dominio de expansión de la membrana que forma un canal iónico.
Combinan tanto funciones de fijación de transmisores y de canal en una única entidad molecular.
También son conocidos como canal con puerta de ligando
RECEPTORES METABOTRÓPICOS
Denominados así porque porque el movimiento de iones a través de un canal depende de uno o más pasos metabólicos.
Estos receptores no poseen canales iónicos en su estructura.
Funcionan afectando a los canales por la activación de moléculas intermedias llamadas
Proteínas G
.
Son proteínas con un dominio extracelular que contiene un sitio de fijación del neurotransmisor y un dominio intracelular que se une a las proteínas G.
Generalidades bases psicofarmacológicas
Los fármacos son agentes químicos capaces de
modificar
procesos biológicos.
Algunos de ellos inducen alteraciones comportamentales.
La psicofarmacología estudia los efectos de los fármacos sobre las
funciones psicológicas
, con énfasis particular en las alteraciones del
humor
,
emociones
y
habilidad psicomotora
.
Además de investigar el efecto y mecanismos de acción de los psicofármacos, la psicofarmacología es una herramienta para la comprensión del
funcionamiento cerebral
.
Uno de los fenómenos más característicos de la farmacología es la observación de que la
magnitud del efecto aumenta en relación con la dosis administrada
. Esto es conocido como relación
dosis-efecto
o
dosis-respuesta
Agonista:
agente que activa a un receptor.
Imita al neurotransmisor
produce la misma respuesta biológica
.
Antagonista:
Cuando se une al receptor no genera un cambio, lo hace por
interferir
en la unión del ligando endógeno.
Agonista Inverso:
Cuando un agonista inverso se une a un receptor, g
enera la respuesta inversa
que es asociada con el agonista.
EFICACIA FARMACOLÓGICA COMO UN CONTINUO
Vía de administración
: La manera en que una droga penetra en el organismo y atraviesa el cuerpo hasta su punto objetivo.
¿Cómo alcanza el sistema nervioso?
Tolerancia
: Disminución de la respuesta a un fármaco a lo largo del tiempo.


Tolerancia cruzada
: Se reduce la respuesta a una nueva droga debido a que se ha desarrollado tolerancia a una droga relacionada.

Sugiere que las dos drogas presentan acciones similares sobre el sistema nervioso.

Sensibilización
: La exposición a la misma droga más de una vez no siempre genera tolerancia.
Puede encontrarse la reacción opuesta.

Aumento de respuesta a dosis sucesivas iguales de una droga
.

Puede ser por su uso ocasional
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