Transmisión Sináptica y Neurotransmisores

La transmisión sináptica es el proceso por el cual una neurona pasa una señal a otra en una sinapsis. En la forma más común —la transmisión química— un potencial de acción que llega desencadena la liberación de moléculas de neurotransmisores que se difunden a través de la hendidura sináptica y actúan sobre los receptores de la célula receptora. La identidad del neurotransmisor y sus receptores determina si la señal excita, inhibe o modula el objetivo.

Definition

La transmisión sináptica es la comunicación de una señal desde una neurona presináptica a una célula postsináptica, clásicamente mediante la liberación de neurotransmisores dependiente de calcio que activan los receptores postsinápticos; los neurotransmisores son las moléculas de señalización que transportan esta información.

Scope

El tema abarca los pasos de la transmisión sináptica química —fusión de vesículas desencadenada por calcio, liberación de neurotransmisores, activación de receptores y terminación de la señal— junto con los principales sistemas de neurotransmisores (como glutamato, GABA, acetilcolina y las monoaminas) y la distinción entre receptores ionotrópicos y metabotrópicos. Es un estudio de referencia de mecanismos y no proporciona orientación clínica.

Core questions

• ¿Cómo desencadena un potencial de acción la liberación de neurotransmisores en el terminal presináptico?
• ¿Cómo convierten los receptores postsinápticos una señal química en una respuesta eléctrica o bioquímica?
• ¿Qué distingue a los principales sistemas de neurotransmisores y sus tipos de receptores?
• ¿Cómo se termina la señal sináptica y se elimina el transmisor?

Key concepts

• Vesícula sináptica y maquinaria SNARE
• Exocitosis desencadenada por calcio
• Hendidura sináptica y difusión
• Receptores ionotrópicos vs. metabotrópicos
• Neurotransmisores excitatorios e inhibitorios
• Recaptación y eliminación de neurotransmisores

Key theories

Hipótesis del calcio en la liberación vesicular

El influjo de calcio impulsado por el potencial de acción en el terminal desencadena la fusión de las vesículas cargadas de neurotransmisores con la membrana, con la maquinaria SNARE y el sensor de calcio sinaptotagmina mediando la liberación rápida y sincrónica.

Mechanisms

Cuando un potencial de acción alcanza el terminal presináptico, los canales de calcio dependientes de voltaje se abren y el influjo de calcio resultante es detectado por la sinaptotagmina, que actúa con el complejo SNARE para impulsar la fusión sincrónica de las vesículas de neurotransmisores, una secuencia que Südhof y Chapman diseccionaron a nivel molecular. El transmisor liberado se difunde a través de la hendidura y se une a los receptores postsinápticos: los receptores ionotrópicos abren directamente los canales iónicos para producir potenciales excitatorios o inhibitorios rápidos, mientras que los receptores metabotrópicos actúan a través de proteínas G para producir efectos moduladores más lentos, como lo ilustra la señalización de los receptores de dopamina. La señal se termina por transportadores de recaptación, degradación enzimática o difusión fuera de la sinapsis.

Clinical relevance

Muchos fármacos que actúan sobre el sistema nervioso funcionan alterando la transmisión sináptica —por ejemplo, cambiando la liberación de neurotransmisores, bloqueando o activando receptores, o inhibiendo la recaptación— por lo que los mecanismos en este tema proporcionan una base esencial para comprender la neurofarmacología. La entrada es educativa y no constituye una base para decisiones de prescripción o tratamiento.

Evidence & guidelines

El tema está respaldado por investigación molecular y fisiológica sobre la fusión de vesículas, la farmacología de receptores y los sistemas de neurotransmisores, más que por guías clínicas, y se sintetiza en referencias estándar de neurociencia y farmacología.

History

La naturaleza química de la transmisión sináptica se estableció a principios del siglo XX, notablemente por la demostración de Otto Loewi de un mensajero químico y por el análisis cuántico de Bernard Katz de la liberación en la unión neuromuscular. Trabajos moleculares posteriores identificaron las proteínas SNARE y el sensor de calcio sinaptotagmina que gobiernan la fusión de vesículas, mientras que la caracterización de las familias de receptores aclaró cómo diferentes neurotransmisores producen excitación, inhibición o modulación.

Key figures

• Bernard Katz
• Thomas Südhof
• Edward Chapman
• Otto Loewi

Seminal works

• sudhof-2013
• chapman-2008
• beaulieu-gainetdinov-2011

Frequently asked questions

¿Cuál es la diferencia entre receptores ionotrópicos y metabotrópicos?

Los receptores ionotrópicos son canales iónicos que se abren directamente cuando se une un neurotransmisor, produciendo respuestas rápidas, mientras que los receptores metabotrópicos actúan a través de cascadas de señalización intracelular para producir efectos moduladores más lentos y duraderos.

¿Por qué es importante el calcio para la liberación de neurotransmisores?

La llegada de un potencial de acción abre los canales de calcio dependientes de voltaje, y el calcio que entra es el desencadenante que hace que las vesículas de neurotransmisores se fusionen con la membrana y liberen su contenido.