Transmisión Sináptica (Comparativa)

Cómo las señales pasan de una célula excitable a la siguiente, ya sea a través del rápido acoplamiento eléctrico de las uniones gap o del relevo químico de la liberación de neurotransmisores a través de una hendidura sináptica.

Definition

La transmisión sináptica es el proceso por el cual una señal se transmite desde una célula presináptica a una célula postsináptica, ya sea eléctricamente a través de uniones gap o químicamente mediante la liberación regulada de neurotransmisores que se unen a receptores postsinápticos y cambian la conductancia de la membrana de la célula diana.

Scope

Este tema abarca la fisiología de la sinapsis en animales: la estructura de las sinapsis químicas, la liberación cuántica de neurotransmisores desencadenada por el calcio, los cambios en los receptores postsinápticos y la conductancia, y el contraste con las sinapsis eléctricas que acoplan las células directamente. Aborda los potenciales postsinápticos excitatorios e inhibitorios, la sumación temporal y espacial, y la plasticidad a corto plazo, basándose en preparaciones clásicas de invertebrados y neuromusculares. El tratamiento es comparativo y mecanicista, más que una prescripción farmacológica.

Core questions

• ¿Cómo un potencial de acción en la terminal nerviosa desencadena la liberación de neurotransmisores?
• ¿Por qué se libera el neurotransmisor en paquetes cuánticos discretos y cuál es el papel del calcio?
• ¿Cómo los receptores postsinápticos convierten una señal química en excitación o inhibición?
• ¿Cuándo se utilizan sinapsis eléctricas en lugar de químicas, y cuáles son sus ventajas y desventajas?

Key theories

Hipótesis cuántica de la liberación de transmisores

El neurotransmisor se libera en paquetes multimoleculares discretos (cuantos) que corresponden a vesículas sinápticas, por lo que la respuesta postsináptica se construye a partir de múltiplos enteros de un potencial miniatura unitario.

Hipótesis del calcio en la liberación

La despolarización de la terminal presináptica abre los canales de Ca2+ dependientes de voltaje, y la breve entrada de Ca2+ resultante es el desencadenante inmediato de la fusión de las vesículas y la liberación del transmisor.

Mechanisms

Cuando un potencial de acción invade una terminal sináptica química, los canales de Ca2+ dependientes de voltaje se abren y la entrada local de Ca2+ desencadena la fusión de vesículas llenas de neurotransmisores con la membrana presináptica. El transmisor liberado se difunde a través de la hendidura y se une a los receptores postsinápticos: los receptores ionotrópicos regulan directamente los canales iónicos para producir potenciales postsinápticos excitatorios o inhibitorios rápidos, mientras que los receptores metabotrópicos actúan a través de segundos mensajeros para efectos moduladores más lentos. La acción del transmisor finaliza por recaptación o degradación enzimática. Muchos pequeños potenciales postsinápticos se suman en el tiempo y el espacio para determinar si la célula postsináptica alcanza el umbral. Las sinapsis eléctricas evitan esta química, pasando corriente directamente a través de los canales de las uniones gap para una señalización muy rápida, a menudo bidireccional.

Clinical relevance

Estudios clásicos de la unión neuromuscular establecieron principios que explican la acción de agentes nerviosos, toxinas, bloqueadores neuromusculares y muchos fármacos que actúan sobre receptores y transportadores; el mismo marco subyace al estudio de la plasticidad sináptica. Esta entrada es fisiología comparada educativa, no una guía de tratamiento.

History

La demostración de Otto Loewi de la neurotransmisión química y los registros intracelulares de potenciales postsinápticos de Eccles establecieron la sinapsis química, mientras que Katz y sus colegas utilizaron la unión neuromuscular de la rana para revelar la liberación cuántica y el desencadenante de calcio. El trabajo comparativo posterior mapeó el amplio uso de sinapsis eléctricas y transmisión moduladora en los sistemas nerviosos de invertebrados y vertebrados.

Key figures

• Bernard Katz
• Ricardo Miledi
• John Eccles
• Otto Loewi

Seminal works

• katzmiledi1967
• randall2002
• kandel2021

Frequently asked questions

¿Qué es un cuanto de neurotransmisor?

Es la cantidad de transmisor contenida en una sola vesícula sináptica; la liberación ocurre en múltiplos de números enteros de este paquete en lugar de como un flujo continuo.

¿En qué se diferencian las sinapsis eléctricas y químicas?

Las sinapsis eléctricas pasan corriente directamente entre las células a través de uniones gap para una señalización muy rápida, mientras que las sinapsis químicas utilizan la liberación de neurotransmisores, lo que permite amplificación, cambios de signo y modulación, pero añade un breve retraso.