Neurotransmisor
| Estrutura dunha sinapse química típica. |
|---|
Os neurotransmisores son substancias químicas endóxenas que transmiten sinais desde unha neurona a unha célula diana por medio dunha sinapse. Os neurotransmisores están no interior de vesículas sinápticas acumuladas no terminal sináptico da neurona presináptica, e son liberados na fenda sináptica (o espazo entre as dúas células), onde se unen a receptores situados na membrana da célula postsináptica. A liberación dos neurotransmisores normalmente está causada pola chegada á membrana do terminal sináptico dun potencial de acción, pero pode tamén ser causado por potenciais eléctricos graduados. Tamén pode haber unha liberación "basal" de baixo nivel sen estimulación eléctrica. Os neurotransmisores sintetízanse a partir de moitos precursores simples, como aminoácidos, que se poden obter facilmente das proteínas da dieta e que requiren só un pequeno número de pasos biosintéticos para orixinar os neurotransmisores.[1]
Tipos de neurotransmisores
[editar | editar a fonte]Hai moitas maneiras de clasificar os neurotransmisores. Unha forma simple de facelo é clasificalos en aminoácidos, péptidos, e monoaminas, aínda que tamén os hai doutros tipos.
Principais neurotransmisores:
- Aminoácidos: glutamato,[1] aspartato, D-serina, ácido γ-aminobutírico (GABA), glicina
- Monoaminas e outras aminas bioxénicas: dopamina (DA), norepinefrina (noradrenalina; NE, NA), epinefrina (adrenalina), histamina, serotonina (SE, 5-HT)
- Outros: acetilcolina (ACh), adenosina, anandamida, óxido nítrico etc.
Ademais, lévanse descuberto uns 50 péptidos neuroactivos, e descóbrense máis continuamente. Moitos deles son "co-liberados" xunto con pequenas moléculas transmisoras, pero nalgúns casos o propio péptido é o principal transmisor na sinapse. A β-endorfina é un exemplo relativamente ben coñecido de péptido neurotransmisor; únese nunha interacción moi específica con receptores opioides no sistema nervioso central.
Certos ións simples, como o cinc, liberado nas sinapses, considéranse tamén neurotransmisores por algúns investigadores[2], igual que algunhas moléculas gasosas como o óxido nítrico (NO) e o monóxido de carbono (CO). Estes non son neurotransmisores clásicos segundo a definición estrita, porque, aínda que se liberan nos terminais sinápticos dun modo dependente da actividade da neurona, non están contidos en vesículas.
Con gran diferenza o transmisor máis común é o glutamato, que é excitatorio nun 90% das sinapses do cerebro humano.[1] O seguinte máis abundante é o GABA, que é inhibitorio en máis do 90% das sinapses que non usan o glutamato. Os demais úsanse en moi poucas sinapses, pero aínda así son importantes funcionalmente, e a gran maioría das drogas psicoactivas exercen os seus efectos alterando as accións de certos sistemas neurotransmisores, con frecuencia actuando sobre os neurotransmisores minoritarios. As drogas adictivas como a cocaína e as anfetaminas exercen os seus efectos principalmente sobre o sistema da dopamina. As adictivas drogas opiáceas exercen os seus efectos principalmente como análogos funcionais de péptidos opioides, os cales, á súa vez, regulan os niveis de dopamina.
Excitatorios e inhibitorios
[editar | editar a fonte]Algúns neurotransmisores descríbense normalmente como "excitatorios" ou "inhibitorios". Pero debe terse en conta que o único efecto directo dun neurotransmisor é activar un ou máis tipos de receptores. O efecto na célula postsináptica depende, por tanto, enteiramente das propiedades dos receptores. O que sucede é que para algúns neurotransmisores (como o glutamato), os seus principais receptores teñen todos efectos excitatorios: incrementan a probabilidade de que a célula diana desencadee un potencial de acción. Para outros neurotransmisores, como o GABA, os receptores máis importantes teñen todos efectos inhibitorios (aínda que hai evidencias de que o GABA funciona como excitatorio durante o desenvolvemento inicial do cerebro). Porén, hai outros neurotransmisores, como a acetilcolina, para o cal hai tanto receptores excitatorios coma inhibitorios; e algúns tipos de receptores activan complexas vías metabólicas na célula postsináptica, que producen efectos que non se poden apropiadamente cualificar como excitatorios ou inhibitorios. Por conseguinte, é unha simplificación denominar a un neurotransmisor excitatorio ou inhibitorio, aínda que parece conveniente facelo co glutamato (excitatorio) e o GABA (inhibitorio) por ser un uso moi común.
Accións
[editar | editar a fonte]Como se explicou antes, a única acción directa dun neurotransmisor é activar o receptor. Por tanto, os efectos dos sistemas neurotransmisores dependen das conexións neuronais que usan o transmisor, e das propiedades químicas dos receptores aos que se une dito transmisor.
Velaquí algúns exemplos das accións máis importantes dos neurotransmisores:
- Glutamato. Úsase na gran maioría das sinapses excitatorias rápidas do cerebro e da medula espiñal. Tamén se usa na maioría das sinapses que son "modificables", é dicir, que poden aumentar ou diminuír a súa forza. As sinapses modificables pénsase que son o principal sistema de almacenamento de memoria do cerebro. Unha liberación excesiva de glutamato pode orixinar excitotoxicidade e causar a morte celular.
- GABA. Utilízase na gran maioría das sinapses inhibitorias rápidas en practicamente todas as partes do cerebro. Moitas drogas sedativas/tranquilizantes actúan amplificando os efectos do GABA. Da mesma maneira, a glicina é o transmisor inhibitorio na medula espiñal.
- Acetilcolina. É o neurotransmisor que actúa nas unións neuromusculares que conectan os nervios motores cos músculos. O veleno de frecha paralizante curare actúa bloqueando a transmisión destas sinapses. A acetilcolina tamén opera en moitas rexións do cerebro, pero usando outro tipo de receptor.
- Dopamina. Ten moitas funcións importantes no cerebro. Desempeña unha función fundamental no sistema de gratificación (pracenteiro), pero a disfunción do sistema da dopamina está tamén implicado da enfermidade de Parkinson e na esquizofrenia.
- Serotonina. É unha monoamina. A maioría (90%) prodúcese e atópase no intestino, e o resto nas neuronas do sistema nervioso central. Funciona regulando o apetito, sono, memoria e aprendizaxe, temperatura, estado de ánimo, comportamento, contracción muscular, e as funcións do sistema cardiovascular e endócrino. Especúlase sobre que intervén na depresión, xa que algúns pacientes deprimidos teñen baixas concentracións de metabolitos da serotonina no seu líquido cefalorraquídeo e tecido cerebral.[3]
- Substancia P. É un undecapéptido responsable da transmisión da dor desde certas neuronas sensoriais do sistema nervioso central.
As neuronas que expresan certos tipos de neurotransmisores forman distintos sistemas que cando se activan afectan a amplas zonas do cerebro. Os principais sistemas neurotransmisores son: o sistema da noradrenalina (norepinefrina), o sistema da dopamina, o sistema da serotonina e o sistema colinérxico.
Efecto das drogas. As drogas que afectan aos neurotransmisores de ditos sistemas afectan a todo o sistema; este feito explica a complexidade da acción dalgunhas drogas. A cocaína, por exemplo, bloquea a recaptación de dopamina pola neurona presináptica, deixando ao neurotransmisor durante moito máis tempo no espazo sináptico. Como a dopamina permanece na fenda sináptica por tempo máis prolongado, o neurotransmisor continúa uníndose aos receptores da neurona postsináptica, provocando unha resposta emocional pracenteira. A adicción física á cocaína pode deberse a esta prolongada exposición a un exceso de dopamina nas sinapses, que leva a unha regulación á baixa dalgúns receptores postsinápticos. Despois de que os efectos da droga desaparecen, o individuo adoita sentirse deprimido a causa da menor probabilidade que ten nese momento o neurotransmisor de unirse ao receptor. O Prozac é un inhibidor da recaptación de serotonina, que bloquea a recaptación de serotonina pola célula presináptica. Isto incrementa a cantidade de serotonina presente na sinapse e permite que permaneza alí máis tempo, potenciando os seus efectos.[4] O AMPT impide a conversión de tirosina en L-DOPA, o precursor da dopamina; a reserpina impide o almacenamento de dopamina nas vesículas sinápticas; e o deprenilo inhibe a monoamino oxidase B (MAO-B) e dese modo incrementa os niveis de dopamina.
Certas doenzas poden afectar a sistemas de neurotransmisores específicos. Por exemplo, a enfermidade de Parkinson está polo menos en parte relacionada con fallos no funcionamento das células dopaminérxicas dos núcleos profundos do cerebro, por exemplo a substancia negra. Propuxéronse tratamentos que potencian os efectos dos precursores da dopamina, pero tiveron un éxito moderado.
Na seguinte táboa compáranse brevemente as características dos principais sistemas neurotransmisores:
| Sistema | Orixe [5] | Efectos[5] |
|---|---|---|
| Sistema da noradrenalina | locus coeruleus |
|
| campo tegmental lateral | ||
| Sistema da dopamina | vías da dopamina: | sistema motor, gratificación, cognición, sistema endócrino, náusea |
| Sistema da serotonina | núcleo do rafe dorsal caudal | Incrementa a introversión, estado de ánimo, saciedade, temperatura corporal e sono, e diminúe a nocicepción. |
| núcleo do rafe dorsal rostral | ||
| Sistema colinérxico | complexo pontomesencefalotegmental |
|
| núcleo basal óptico de Meynert | ||
| núcleo septal medial |
Neurotransmisores comúns
[editar | editar a fonte]Precursores dos neurotransmisores
[editar | editar a fonte]Aínda que a administración de precursores dos neurotransmisores incrementa a síntese dos neurotransmisores, as probas non están tan claras sobre se isto aumenta a liberación do neurotransmisor (descargas) nas sinapses. Mesmo cun aumento na liberación do neurotransmisor, non está claro se isto causa un incremento a longo prazo na forza do sinal enviado polo neurotransmisor, xa que o sistema nervioso pode adaptarse a cambios como o incremento da síntese do neurotransmisor e pode, por tanto, manter constante o ritmo de descargas.[6] Algúns neurotransmisores poden estar implicados na depresión, e hai algunhas evidencias que suxiren que a administración de precursores destes neurotransmisores pode ser útil no tratamento da depresión leve e moderada.[6][7]
Precursores da dopamina
[editar | editar a fonte].svg)
A L-DOPA, un precursor da dopamina que pode cruzar a barreira hemato-encefálica, úsase no tratamento da enfermidade de Parkinson.
Precursores da norepinefrina
[editar | editar a fonte]Nos pacientes deprimidos nos que está implicda unha baixa actividade do neurotransmisor norepinefrina, hai poucas probas que indiquen que se produce unha mellora coa administración de precursores do neurotransmisor. A L-fenilalanina e L-tirosina son dous precursores da dopamina, norepinefrina, e epinefrina. Estas conversións do precursor en neurotransmisor requiren vitamina B6, vitamina C, e S-adenosilmetionina. Algúns estudos suxiren que a L-fenilalanina e a L-tirosina teñen efectos potenciais antidepresivos, pero aínda queda moito que investigar neste eido.[6]
Precursores da serotonina
[editar | editar a fonte]A administración de L-triptófano, un precursor da serotonina, considérase que duplica a produción de serotonina no cerebro. É significativamente máis efectiva ca o placebo no tratamento da depresión leve e moderada.[6] Esta conversión do precursor en serotonina require vitamina C.[3] O 5-hidroxitriptófano (5-HTP), outro precursor da serotonina, é tamén máis efectivo ca o placebo.[6]
Degradación e eliminación
[editar | editar a fonte]O neurotransmisor debe ser degradado, recapturado ou eliminado unha vez que chega á célula postsináptica para impedir ulteriores transducións de sinais excitatorias ou inhibitorias. Por exemplo, a acetilcolina (ACh), un neurotransmisor excitatorio, degrádase pola acción da acetilcolinesterase (AChE). A colina é racapturada e reciclada pola neurona presináptica para sintetizar nova acetilcolina. Outros neurotransmisores como a dopamina poden difundir lonxe das células postsinápticas e ao final son eliminados do corpo por vía renal, ou destruídos no fígado. Cada neurotransmisor ten vías de degradación moi específicas en puntos de regulación, o cal pode ser o branco do propio sistema regulatorio do corpo ou de drogas "recreativas".
Descubrimento
[editar | editar a fonte]Ata principios do século XX os científicos asumían que a maioría da comunicación sináptica no cerebro era eléctrica. Porén, os coidadosos estudos histolóxicos de Santiago Ramón y Cajal (1852–1934), demostraron a existencia dun espazo de 20 a 40 nm que separaba as neuronas, coñecido hoxe como a fenda sináptica. A presenza de tal espazo suxería que a comunicación entre neuronas se podería facer por medio de mensaxeiros químicos que atravesarían o espazo, e en 1921 o farmacéutico alemán Otto Loewi (1873–1961) confirmou que as neuronas se podían comunicar liberando substancias químicas. A través dunha serie de experimentos no nervio vago das ras, Loewi puido controlar manualmente o ritmo cardíaco da ra controlando a cantidade de solución salina presente arredor do nervio vago. Unha vez completados os seus experimentos, Loewi afirmou que a regulación simpática da función cardíaca podía estar mediada por cambios de concentracións químicas de substancias. Ademais, Otto Loewi descubriu a acetilcolina (ACh), o primeiro neurotransmisor coñecido.[8] Outras neuronas comunicábanse por sinapses eléctricas por medio de unións comunicantes, que permiten que ións específicos pasen directamente dunha célula a outra.[9]
Identificación de neurotransmisores
[editar | editar a fonte]A identificación química dos neurotransmisores ás veces é difícil de determinar. Por exemplo, é doado identificar co microscopio electrónico as vesículas de neurotransmisores na neurona presináptica, pero non é tan simple determinar directamente que substancia química está empaquetada dentro das vesículas. Estas dificultades levaron a controversias históricas para establecer claramente se unha determinada substancia era ou non un neurotransmisor. Nun esforzo por ordenar esas controversias, os investigadores deseñaron unha regras experimentais manexables. De acordo coas ideas que prevalecían na década de 1960, unha substancia podía clasificarse como neurotransmisor se reunía as seguintes condicións:
- Hai precursores e/ou encimas para a súa síntese localizados no lado presináptico da sinapse.
- A substancia química está presente no elemento presináptico.
- Está dispoñible en suficiente cantidade na neurona presináptica como para poder afectar á neurona postsináptica.
- Hai receptores postsinápticos e a substancia pode unirse a eles.
- Hai un mecanismo bioquímico para a súa inactivación.
Os modernos avances en farmacoloxía, xenética, e neuroanatomía química reduciron moito a importancia desas regras. Series de experimentos que levarían varios anos na década de 1960 poden facerse hoxe, e con moita maior precisión, en poucos meses. Así, é raro que hoxe as controversias sobre a identificación de neurotransmisores duren moito.
Notas
[editar | editar a fonte]- ↑ 1,0 1,1 1,2 Robert Sapolsky (2005). "Biology and Human Behavior: The Neurological Origins of Individuality, 2nd edition". The Teaching Company.
see pages 13 & 14 of Guide Book
- ↑ Kodirov,Sodikdjon A., Shuichi Takizawa, Jamie Joseph, Eric R. Kandel, Gleb P. Shumyatsky, and Vadim Y. Bolshakov. Synaptically released zinc gates long-term potentiation in fear conditioning pathways. PNAS, October 10, 2006. 103(41): 15218-23. doi: 10.1073/pnas.0607131103
- ↑ 3,0 3,1 University of Bristol. "Introduction to Serotonin". Consultado o 2009-10-15.
- ↑ Yadav, V.; et al. (2008). "Lrp5 Controls Bone Formation by Inhibiting Serotonin Synthesis in the Duodenum". Cell 135 (5): 825–837. PMC 2614332. PMID 19041748. doi:10.1016/j.cell.2008.09.059.
- ↑ 5,0 5,1 Rang, H. P. (2003). Churchill Livingstone - Edinburgh, ed. Pharmacology. pp. 474 for noradrenaline system, page 476 for dopamine system, page 480 for serotonin system and page 483 for cholinergic system. ISBN 0-443-07145-4.
- ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 Meyers, Stephen (2000). "Use of Neurotransmitter Precursors for Treatment of Depression" (PDF). Alternative Medicine Review 5 (1): 64–71. PMID 10696120. Arquivado dende o orixinal (PDF) o 05 de agosto de 2004. Consultado o 07 de agosto de 2011.
- ↑ Van Praag, HM (1981). "Management of depression with serotonin precursors". Biol Psychiatry 16 (3): 291–310. PMID 6164407.
- ↑ Saladin, Kenneth S. Anatomy and Physiology: The Unity of Form and Function. McGraw Hill. 2009 ISBN 0-07-727620-5
- ↑ "Junctions Between Cells". Arquivado dende o orixinal o 08 de agosto de 2011. Consultado o 2010-11-22.
