Neurotransmitter

El Diálogo Químico en la Sinapsis

Los neurotransmisores son moléculas de señalización que una neurona libera para influir en una célula vecina a través de un espacio llamado sinapsis. Esa célula diana podría ser otra neurona, pero también puede ser una fibra muscular o una glándula. El proceso comienza con la síntesis: la mayoría de los neurotransmisores se construyen a partir de precursores simples y abundantes, como los aminoácidos, y a menudo requieren solo un puñado de pasos biosintéticos.

Una vez fabricados, generalmente se empaquetan en vesículas sinápticas agrupadas cerca de la membrana celular en el terminal axónico. Cuando llega una señal eléctrica conocida como potencial de acción, esas vesículas se fusionan con la membrana y vierten su carga en la hendidura sináptica mediante exocitosis. También se produce una liberación basal de bajo nivel sin ningún desencadenante eléctrico. Las moléculas liberadas luego se difunden a través de la hendidura y se fijan a receptores específicos en la célula receptora.

Críticamente, el mismo neurotransmisor puede producir excitación, inhibición o modulación dependiendo completamente del receptor que encuentre. Este resultado dependiente del receptor es lo que le da al sistema nervioso su extraordinaria gama de respuestas.

De Suposiciones Eléctricas a Pruebas Químicas

Durante gran parte del siglo XIX y hasta principios del siglo XX, la opinión predominante en neurociencia era que las neuronas se comunicaban entre sí principalmente a través de señales eléctricas. Esa suposición comenzó a desmoronarse cuando el histólogo Ramón y Cajal examinó tejido bajo el microscopio y notó un pequeño espacio de veinte a cuarenta nanómetros entre neuronas adyacentes, lo que ahora llamamos la hendidura sináptica. La mera existencia de ese espacio implicaba que algo químico tenía que puentearlo.

Trabajando con ranas, manipuló el volumen de solución salina que rodeaba el nervio vago y demostró que podía ralentizar la frecuencia cardíaca controlando las concentraciones químicas en ese fluido. Sus hallazgos confirmaron que la regulación simpática de la función cardíaca opera a través de mensajeros químicos en lugar de conducción eléctrica pura. A Loewi también se le atribuye la identificación de la acetilcolina, el primer neurotransmisor jamás reconocido. Su trabajo redirigió fundamentalmente el campo hacia un modelo químico de comunicación neural.

Un Vasto Vocabulario Químico

Si bien se desconoce el número preciso de neurotransmisores únicos en el cuerpo humano, los investigadores han identificado más de cien moléculas distintas que cumplen este papel. Se dividen en varias familias químicas amplias. Los aminoácidos como el glutamato, el GABA, la glicina y la acetilcolina representan los transmisores clásicos de moléculas pequeñas. Las monoaminas, incluida la dopamina, la norepinefrina y la serotonina, se producen modificando un solo aminoácido; por ejemplo, la serotonina se deriva del triptófano.

Los neurotransmisores peptídicos, o neuropéptidos, son transmisores considerablemente más grandes basados en proteínas que a menudo se co-liberan con contrapartes de moléculas pequeñas para producir un efecto modulador. Los transmisores basados en purinas como el ATP provienen de las vías de los ácidos nucleicos. Incluso se ha informado que gases metabólicos como el óxido nítrico y el monóxido de carbono se comportan como neurotransmisores, aunque se sintetizan y liberan en el acto sin almacenarse nunca en vesículas.

Esta diversidad química permite al sistema nervioso adaptar sus mensajes con notable precisión a través de diferentes circuitos y tejidos diana.

El Equipo de Limpieza y sus Consecuencias

Una vez que un neurotransmisor ha hecho su trabajo, debe eliminarse de la hendidura sináptica para evitar que la célula diana sea estimulada continuamente. Tres mecanismos principales manejan esta limpieza. Primero, la difusión simple permite que las moléculas se alejen de la unión, donde son absorbidas por las células gliales, particularmente los astrocitos. Estos astrocitos hacen más que simplemente limpiar el exceso de químicos; la actividad neuronal eleva sus niveles internos de calcio, lo que los impulsa a liberar sus propios gliotransmisores como glutamato, ATP y D-serina, creando un diálogo bidireccional que da forma a la función sináptica.

Segundo, las enzimas descomponen el transmisor; la acetilcolina, por ejemplo, es escindida por la acetilcolinesterasa, y la colina liberada se recicla de vuelta a la neurona presináptica. Tercero, las proteínas de transporte de membrana llamadas transportadores de recaptación bombean el transmisor de vuelta a la neurona liberadora para su reutilización. Esta última vía es un objetivo farmacológico importante: la cocaína, por ejemplo, bloquea el transportador de dopamina, lo que hace que la dopamina permanezca en la hendidura y continúe activando sus receptores mucho más tiempo de lo normal.