Concepto de sinapsis química
Sinapsis es una estructura especializada que asegura la transmisión de una señal de una célula a otra: de neurona a neurona, de neurona a fibra muscular o a una célula de un órgano interno. Según el modo de transmisión de la señal, las sinapsis se dividen en eléctricas y químicas.
En la sinapsis química, la señal se transmite mediante una sustancia química especial: el neurotransmisor (mediador). Los neurotransmisores pueden ser acetilcolina, adrenalina, noradrenalina, serotonina y muchos otros compuestos. Precisamente el uso del neurotransmisor determina el nombre de la sinapsis.
Estructura de la sinapsis química
En la composición de la sinapsis química se distinguen varias estructuras clave:
- Membrana presináptica: membrana de la terminal axónica de la neurona transmisora.
- Hendidura sináptica: espacio entre ambas membranas a través del cual difunde el neurotransmisor.
- Membrana postsináptica: membrana de la célula diana (neurona, miocito, célula de un órgano).
- Vesículas con neurotransmisor: orgánulos membranosos en la terminal presináptica que contienen una gran cantidad de neurotransmisor.
- Receptores en la membrana postsináptica específicos para dicho neurotransmisor (por ejemplo, colinérgicos o acetilcolínicos).
Etapas de la transmisión sináptica
- Un potencial de acción se propaga a través de la fibra presináptica.
- Durante la despolarización se abren los canales de calcio dependientes de voltaje y el Ca²⁺ ingresa a la terminal presináptica a favor de su gradiente de concentración (el calcio es predominantemente un catión extracelular).
- El calcio interactúa con las proteínas de la membrana vesicular, asegurando su «anclaje» al citoesqueleto y su movimiento hacia la membrana presináptica.
- La vesícula se fusiona con la membrana presináptica, produciéndose la exocitosis del neurotransmisor hacia la hendidura sináptica.
- El neurotransmisor difunde a través de la hendidura y se une a su receptor en la membrana postsináptica.
- La activación del receptor conduce a la apertura de canales iónicos y a la entrada de Na⁺ a la célula, lo que provoca la despolarización de la membrana postsináptica.
Importante: el potencial de acción en la membrana postsináptica no se forma de inmediato. Primero surge un potencial excitador postsináptico (PEPS) local. Varios PEPS deben sumarse y solo tras alcanzar el nivel crítico de despolarización se genera un potencial de acción completo.
Tipos de receptores postsinápticos
Los receptores de la membrana postsináptica se dividen en dos grandes grupos:
- Receptores ionotrópicos: proteínas transmembrana que combinan la función de receptor y de canal iónico. Al unirse el neurotransmisor, la proteína cambia su conformación y se abre un canal en ella (por ejemplo, de sodio). El sodio entra en la célula y la membrana se despolariza. La transmisión es rápida.
- Receptores metabotrópicos: proteínas transmembrana acopladas a proteína G. La activación del receptor desencadena un sistema de segundos mensajeros que alteran el metabolismo intracelular; como resultado, también se abren canales iónicos y se produce la despolarización. La transmisión es más lenta, pero el efecto es más duradero.
Localización de los receptores:
- Receptor nicotínico de acetilcolina en la unión neuromuscular: ionotrópico.
- Receptor muscarínico de acetilcolina, receptores adrenérgicos, serotoninérgicos y la mayoría de los demás receptores del SNC: metabotrópicos.
Degradación del neurotransmisor
Tras la interacción con el receptor, el neurotransmisor debe ser eliminado de la hendidura sináptica, de lo contrario la señal no podría cesar. Existen diferentes mecanismos: destrucción enzimática, recaptación, difusión.
Tomando como ejemplo la acetilcolina: en la región de la membrana postsináptica se encuentra la enzima acetilcolinesterasa, que escinde la acetilcolina en colina y un residuo de ácido acético. Estos productos regresan a la terminal presináptica, donde se resintetiza una nueva acetilcolina que se recarga en las vesículas.
Importancia clínico-farmacológica
El conocimiento de los mecanismos de la transmisión sináptica es la base de la acción de muchos medicamentos. Por ejemplo, los inhibidores de la acetilcolinesterasa reducen la degradación de la acetilcolina en la hendidura sináptica, prolongando su acción sobre los receptores y potenciando la transmisión colinérgica.
Un representante de este grupo es la galantamina, utilizada en enfermedades neurodegenerativas, en particular en la enfermedad de Alzheimer, donde se requiere prolongar la actividad de las sinapsis colinérgicas en el SNC. Principios similares fundamentan la acción de los relajantes musculares, simpaticomiméticos, antidepresivos y muchas otras clases de fármacos que influyen en las etapas de la transmisión sináptica.
Puntos clave
- La sinapsis química transmite señales entre células mediante un neurotransmisor.
- Elementos estructurales: membrana presináptica, hendidura sináptica, membrana postsináptica, vesículas y receptores.
- El factor desencadenante de la exocitosis del neurotransmisor es la entrada de Ca²⁺ a través de canales dependientes de voltaje.
- En la membrana postsináptica se forman primero los PEPS, y solo su suma genera un potencial de acción.
- Los receptores ionotrópicos son canales iónicos en sí mismos; los metabotrópicos actúan a través de la proteína G y segundos mensajeros.
- El receptor nicotínico de acetilcolina de la sinapsis neuromuscular es ionotrópico; el muscarínico es metabotrópico.
- La acetilcolinesterasa escinde la acetilcolina en colina y ácido acético, seguido de su resíntesis en el presinapsis.
- Los inhibidores de la acetilcolinesterasa (galantamina) se utilizan en la enfermedad de Alzheimer para prolongar la transmisión colinérgica.