Organización estructural y etapas de transmisión
Morfológicamente, la zona de contacto consta de tres elementos básicos. La membrana presináptica es la cubierta de la terminación nerviosa transmisora. La hendidura sináptica es el espacio microscópico que separa las células. La membrana postsináptica es la porción de tejido inervado que se encuentra directamente adyacente a la terminación nerviosa.
El proceso fisiológico de la transmisión de señales se divide en tres fases secuenciales:
- Fase presináptica. Dentro de la terminación se sintetiza y se almacena en vesículas sinápticas el mediador químico. El impulso nervioso que llega provoca la despolarización de la membrana, lo que desencadena la exocitosis: la liberación del contenido de las vesículas al exterior.
- Fase de tránsito. Las moléculas del mediador químico difunden a través del medio acuoso de la hendidura sináptica hacia la célula receptora.
- Fase postsináptica. El transmisor interactúa con receptores específicos en la membrana del órgano blanco. El resultado es un cambio en la actividad de la célula efectora: inhibición o potenciación de su función.
Clasificación y localización de las estructuras colinérgicas
Según la naturaleza química de la sustancia liberada, se distinguen contactos colinérgicos (cuyo transmisor es la acetilcolina) y adrenérgicos (cuyo transmisor es la noradrenalina). Los fármacos que actúan sobre el sistema efecreto también se dividen en dos grupos principales según su tipo de blanco.
La transmisión de señales mediante acetilcolina se lleva a cabo en varias estructuras anatómicas cruciales:
- En los ganglios autónomos (transmisión desde las fibras preganglionares).
- En los órganos internos (en las zonas de terminación de los nervios parasimpáticos postganglionares).
- En la musculatura esquelética (uniones neuromusculares).
- En la médula adrenal.
- En los cuerpos carotídeos.
Ciclo vital de la acetilcolina
La fisiología del recambio del mediador sigue una secuencia estricta. La síntesis de las moléculas ocurre en el citoplasma de las terminales nerviosas a partir de acetil-CoA y colina. La reacción es catalizada por la enzima colina acetiltransferasa (colina acetilasa). La colina necesaria ingresa desde la hendidura de regreso a la neurona mediante un transporte dependiente de $Na^+$. La sustancia ya formada se almacena dentro de las vesículas.
El proceso de liberación se pone en marcha cuando el potencial de acción llega a la terminación axonal. La despolarización provoca la apertura de canales de calcio dependientes de voltaje. El flujo de iones $Ca^{2+}$ hacia el citoplasma inicia el acercamiento y la interacción de proteínas específicas: VAMPs (en las vesículas) y SNAPs (en la membrana celular). Se produce la fusión de las membranas y la liberación de acetilcolina en la hendidura. Esta etapa puede bloquearse farmacológicamente: por ejemplo, la toxina botulínica destruye el complejo proteico de fusión, mientras que los iones de magnesio o los aminoglucósidos reducen la entrada de calcio a la célula.
Una vez en la hendidura, el mediador interactúa con los receptores en el lado postsinápticopara conducir el impulso, así como con los receptores en la cubierta presináptica para controlar la posterior liberación de la sustancia.
Inactivación enzimática del mediador
La acción de la acetilcolina es de corta duración gracias a los sistemas de neutralización rápida. La vía principal es la hidrólisis. Existen dos tipos de enzimas con actividad similar:
- Acetilcolinesterasa (colinesterasa verdadera). Se encuentra directamente en las sinapsis y asegura la rápida degradación del mediador en ácido acético y colina. Esta última experimenta una recaptación neuronal para su reutilización.
- Butirilcolinesterasa (seudocolinesterasa, colinesterasa falsa). Se localiza fuera de los contactos sinápticos: en el plasma sanguíneo, el hígado y otros tejidos. Es capaz de destruir la acetilcolina cuando esta alcanza el torrente sanguíneo sistémico.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué subtipos de receptores colinérgicos se distinguen según su sensibilidad farmacológica?
Según la sensibilidad farmacológica a sustancias exógenas (alcaloides), se distinguen dos subtipos principales de colinorreceptores, aunque la acetilcolina endógena actúa sobre ellos de la misma manera.
- Receptores muscarínicos (sensibles a la muscarina): poseen una alta sensibilidad selectiva a la muscarina. Se localizan en la membrana postsináptica de las células de los órganos efectores.
- Receptores nicotínicos (sensibles a la nicotina): son sensibles a la nicotina. Se localizan en los ganglios autónomos, la médula adrenal, los cuerpos carotídeos, el SNC y los músculos esqueléticos.
¿Cuál es el mecanismo de acción de la noradrenalina en las sinapsis adrenérgicas?
El mecanismo de acción de la noradrenalina en las sinapsis adrenérgicas está relacionado con su liberación desde las terminaciones simpáticas postganglionares, donde actúa como mediador, y su interacción con los receptores adrenérgicos. Los receptores adrenérgicos pertenecen a los receptores acoplados a proteína G.
Elementos confirmados de la transmisión adrenérgica:
- Los alfasub1-adrenorreceptores se localizan en la membrana postsináptica del músculo liso vascular; la interacción de las catecolaminas con estos receptores está vinculada a los efectos vasculares.
- Los alfasub2-adrenorreceptores pueden localizarse a nivel presináptico; su bloqueo potencia la liberación de mediadores.
- Los betasub2-adrenorreceptores en las terminaciones de las fibras adrenérgicas pueden participar en la regulación presináptica de la liberación de noradrenalina.
La inactivación de la noradrenalina es llevada a cabo por las enzimas COMT y MAO.
Para memorizar los componentes de la síntesis de acetilcolina: «El acetil-CoA + la colina forman el mediador, y la enzima simplemente une estas palabras añadiendo la terminación 'transferasa': colina acetiltransferasa».
Preguntas de clases y exámenes
¿Qué es la exocitosis en la terminación nerviosa?
Es el proceso de fusión de las vesículas sinápticas con la membrana presináptica y la expulsión de su contenido al exterior. Se desencadena cuando los iones de calcio entran en el citoplasma de la terminación nerviosa tras la despolarización de la membrana.
¿Cómo se produce la inactivación de la acetilcolina?
El mediador es sometido a hidrólisis por la enzima acetilcolinesterasa, dando lugar a colina y ácido acético. La colina resultante es recaptada hacia la terminación nerviosa para su reutilización.
¿Qué sustancias son capaces de bloquear el proceso de exocitosis de la acetilcolina?
La toxina botulínica impide la interacción entre las proteínas de la membrana vesicular y la presináptica. El proceso también es inhibido por sustancias que reducen la entrada de calcio a la célula, como los iones de magnesio y los antibióticos aminoglucósidos.
Qué más repasar sobre el tema
- El papel de las proteínas VAMPs y SNAPs en el proceso de fusión de las membranas vesiculares
- El mecanismo de funcionamiento de los canales de calcio dependientes de voltaje de la membrana presináptica
- Diferencias entre la colinesterasa verdadera y la seudocolinesterasa: funciones y localización
- Mecanismos de recaptación neuronal de la colina (transporte dependiente de $Na^+$)
- El papel regulador de los colinorreceptores presinápticos en la modulación de la liberación del mediador
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