sábado, 23 de agosto de 2014

LA SINAPSIS



La sinapsis (del griego σύναψις
[sýnapsis], ‘unión’, ‘enlace’) es una unión (funcional) intercelular
especializada entreneuronas o entre una neurona y una célula efectora (casi
siempre glandular o muscular).
En estos contactos se lleva a cabo la transmisión del impulso nervioso. Éste se
inicia con una descarga química que origina una corriente eléctrica en la
membrana de la célula presináptica (célula emisora); una vez que este impulso
nervioso alcanza el extremo del axón (la conexión con la otra célula), la
propia neurona segrega un tipo de compuestos químicos (neurotransmisores)
que se depositan en el espacio sináptico (espacio intermedio entre esta neurona
transmisora y la neurona postsináptica o receptora). Estas sustancias
segregadas o neurotransmisores (noradrenalina y
acetilcolina entre
otros) son los encargados de excitar o inhibir la acción de la otra célula
llamada célula post sináptica.



Origen de la palabra
La palabra sinapsis viene
de sinapteína, que Sir Charles Scott Sherrington y colaboradores
formaron con las palabras griegas sin-, que significa
"juntos", y hapteina, es decir "con firmeza".
Marco de
actividad
Estos enlaces
químico-eléctricos
 están especializados en el envío de cierto tipo
de señales de
pervivencia
, las cuales afectan a otras neuronas, a células no
neuronales como las musculares o glandulares.
Existen dos tipos de
actividad base distinta, la actividad de pervivencia y la actividad de
supervivencia.
La actividad sináptica de
pervivencia se desarrolla en estos contextos:
Entre dos neuronas:
al estímulo lo transportan los neurotransmisores de tipo aminoácido.
Entre una neurona y una
célula muscular: al estímulo lo transportan los neurotransmisores de tipo éster.
Entre una neurona y una
célula secretora: al estímulo lo transportan los neurotransmisores de
tipo neuropéptido.
La actividad sináptica de
supervivencia se desarrolla en estos contextos:
En la actividad
neuroprocreadora.
En la actividad de consumo
alimenticio.
En la actividad de
conservación homeostática extrema.
La sinapsis se produce en
el momento en que se registra actividad químico-eléctrica presináptica y otra
postsináptica. Si esta condición no se da, no se puede hablar de sinapsis.
"En dicha acción se liberan neurotransmisores" ionizados con base
química, cuya cancelación de carga provoca la activación de receptores
específicos que, a su vez, generan otro tipo de respuestas químico-eléctricas.
Cada neurona se comunica,
al menos, con otras mil neuronas y puede recibir, simultáneamente, hasta diez
veces más conexiones de otras. Se estima que en el cerebro humano adulto hay
por lo menos 10 conexiones sinápticas (aproximadamente, entre 100 y 500
billones). En niños alcanza los 1000 billones. Este número disminuye con el
paso de los años, estabilizándose en la edad adulta.
Las sinapsis permiten a
las neuronas del sistema nervioso central formar una
red de circuitos neuronales. Son cruciales para los procesos biológicos que
subyacen bajo la percepción y el pensamiento. También son el sistema
mediante el cual el sistema nervioso conecta y controla todos los sistemas del
cuerpo.
LA SINAPSIS es una unión
(funcional) intercelular especializada entreneuronas o entre una neurona y una
célula efectora (casi siempre glandular o muscular). En estos contactos se
lleva a cabo la transmisión del impulso nervioso. Éste se inicia con una
descarga química que origina una corriente eléctrica en la membrana de la
célula presináptica (célula emisora); una vez que este impulso nervioso alcanza
el extremo del axón (la conexión con la otra célula), la propia neurona segrega
un tipo de compuestos químicos (neurotransmisores) que se depositan en el
espacio sináptico (espacio intermedio entre esta neurona transmisora y la
neurona postsináptica o receptora).
Sinapsis tripartita
De acuerdo con las últimas
investigaciones relacionadas con los astrocitos,
esta sinapsis constaría de tres elementos: los pre y postsinápticos neuronales
y los astrocitos cercanos, que funcionarían como reguladores
en la transferencia de información en el interior del sistema nervioso.
Histología
Axón terminal
Axón terminal
Estructura de una neurona clásica
Desde el punto de vista
histológico y funcional, una neurona tiene tres zonas principales: el cuerpo osoma, las dendritas y
el axón.
Estos dos últimos elementos son los encargados de establecer las relaciones
sinápticas: las dendritas son como antenas o tentáculos que reciben la mayoría
de la información que proviene de otras células; el axón, por su parte, es el
cable con el que una neurona se conecta a otras.
Las conexiones pueden
establecerse a muy corto alcance, a unos cientos de micrómetros a la
redonda, o a distancias mucho mayores. Las neuronas de la espina, por ejemplo,
se comunican directamente con órganos como los músculos para
dar lugar al movimiento (sinapsis neuromuscular).
Una sinapsis prototípica,
como las que aparecen en los botones
dendríticos
, consiste en unas proyecciones citoplasmáticas con forma
de hongo desde cada célula que, al juntarse, los extremos de ambas se aplastan
uno contra otro. En esta zona, las membranas celulares de ambas células se
juntan en una unión estrecha que permite a las moléculas de señal llamadas
neurotransmisores pasar rápidamente de una a otra célula por difusión. El canal de unión de la neurona
postsináptica es de aproximadamente 20 nm de ancho, y se conoce como hendidura
sináptica
.
Estas sinapsis son
asimétricas tanto en su estructura como en su funcionamiento. Sólo la
neurona presináptica segrega los neurotransmisores, que se
unen a los receptores transmembrana que la
célula postsináptica tiene en la hendidura. El terminal
nervioso presináptico (también llamado botón sináptico o botón)
normalmente emerge del extremo de un axón,
mientras que la zona postsináptica normalmente corresponde a una dendrita, al
cuerpo celular o a otras zonas celulares. La zona de la sinapsis donde se
libera el neurotransmisor se denomina zona activa. En las zonas
activas, las membranas de las dos células adyacentes están unidas estrechamente
mediante proteínas de adhesión celular. Justo tras la membrana de la
célula postsináptica aparece un complejo de proteínas entrelazadas
denominado densidad postsináptica. Las proteínas de la densidad
postsináptica cumplen numerosas funciones, que van desde el anclaje y
movimiento de receptores de neurotransmisores de la membrana plasmática, hasta
el anclaje de varias proteínas reguladoras de la actividad de estos receptores.
Tipos de Sinapsis
Sinapsis eléctrica
Esquema de una sinapsis
eléctrica A-B: (1mitocondria;
(2) uniones gap formadas por conexinas; (3) señal eléctrica.
Artículo principal: Sinapsis eléctrica
Una sinapsis eléctrica es
aquella en la que la transmisión entre la primera neurona y la segunda no se
produce por la secreción de un neurotransmisor,
como en las sinapsis químicas (véase más abajo), sino por el paso de iones de una célula a
otra a través de uniones gap, pequeños canales formados por el
acoplamiento de complejos proteicos, basados en conexinas, en células
estrechamente adheridas.
Las sinapsis eléctricas son
más rápidas que las sinapsis químicas pero menos plásticas; por lo demás, son
menos propensas a alteraciones o modulación porque facilitan el intercambio
entre los citoplasmas de iones y otras sustancias químicas. En los
vertebrados son comunes en el corazón y el hígado.
Las sinapsis eléctricas
tienen tres ventajas muy importantes:
Las sinapsis eléctricas
poseen una transmisión bidireccional de los potenciales de acción, en cambio la
sinapsis química solo posee la comunicación unidireccional.
En las sinapsis eléctricas
hay una sincronización en la actividad neuronal lo cual hace posible una
coordinada acción entre ellas.
La comunicación es más
rápida en la sinapsis eléctricas que en las químicas, debido a que los
potenciales de acción pasan a través del canal proteico directamente sin
necesidad de la liberación de los neurotransmisores.
Sinapsis química
La sinapsis química se
establece entre células que están separadas entre sí por un espacio de unos
20-30 nanómetros (nm), la llamada hendidura sináptica.
La liberación de neurotransmisores es
iniciada por la llegada de un impulso nervioso (o potencial de acción), y se produce mediante un
proceso muy rápido de secreción celular: en el terminal nervioso presináptico,
las vesículas que contienen los
neurotransmisores permanecen ancladas y preparadas junto a la membrana sináptica.
Cuando llega un potencial de acción se produce una entrada de iones calcio a
través de los canales de calcio dependientes de voltaje.
Los iones de calcio inician una cascada de reacciones que terminan haciendo que
las membranas vesiculares se fusionen con la membrana presináptica y liberando
su contenido a la hendidura sináptica. Los receptores del lado opuesto de la
hendidura se unen a los neurotransmisores y fuerzan la apertura de los canales
iónicos cercanos de la membrana postsináptica, haciendo que los iones fluyan
hacia o desde el interior, cambiando el potencial de membrana local. El
resultado es excitatorio en caso de flujos de despolarización,
inhibitorio en caso de flujos de hiperpolarización. El que una sinapsis sea
excitatoria o inhibitoria depende del tipo o tipos de iones que se canalizan en
los flujos postsinápticos, que a su vez es función del tipo de receptores y
neurotransmisores que intervienen en la sinapsis.
La suma de los impulsos
excitatorios e inhibitorios que llegan por todas las sinapsis que se relacionan
con cada neurona (1000 a 200.000) determina si se produce o no la descarga del
potencial de acción por el axón de esa neurona.
Clases de
transmisión sináptica
Se distinguen tres tipos
principales de transmisión sináptica; los dos primeros mecanismos constituyen
las fuerzas principales que rigen en los circuitos neuronales:
Transmisión excitadora:
aquella que incrementa la posibilidad de producir un potencial de acción;
Transmisión inhibidora:
aquella que reduce la posibilidad de producir un potencial de acción;
Transmisión moduladora:
aquella que cambia el patrón y/o la frecuencia de la actividad producida por
las células involucradas.
Fuerza
sináptica
La fuerza de una sinapsis
viene dada por el cambio del potencial de membrana que ocurre
cuando se activan los receptores de neurotransmisores postsinápticos. Este
cambio de voltaje se denomina potencial postsináptico, y es resultado directo
de los flujos iónicos a través de los canales receptores postsinápticos. Los
cambios en la fuerza sináptica pueden ser a corto plazo y sin cambios
permanentes en las estructuras neuronales, con una duración de segundos o
minutos, o de larga duración (potenciación a largo plazo o LTP), en
que la activación continuada o repetida de la sinapsis implica que los segundos
mensajeros
 inducen la síntesis proteica en el núcleo de
la neurona, alterando la estructura de la propia neurona. El aprendizaje y la
memoria podrían ser resultado de cambios a largo plazo en la fuerza sináptica,
mediante un mecanismo de plasticidad sináptica.
Integración de
señales sinápticas
Despolarización en una célula excitable, causada por una
respuesta sináptica.
Generalmente, si una
sinapsis excitatoria es fuerte, un potencial de acción en la neurona
presináptica iniciará otro potencial en la célula postsináptica. En una
sinapsis débil, el potencial no alcanzará el umbral para la iniciación del potencial de
acción. En el cerebro, cada neurona mantiene conexiones o sinapsis con muchas
otras, pudiendo recibir cada una de ellas múltiples señales. Cuando se disparan
potenciales de acción simultáneamente en varias neuronas que se unen en sinapsis
débiles a otra neurona, pueden forzar el inicio de un impulso en esa célula a
pesar de que las sinapsis son débiles.
Por otro lado, una neurona
presináptica que libera neurotransmisores inhibitorios, como el GABA, puede generar un potencial inhibitorio postsináptico
("PIPS")
 en la neurona postsináptica, bajando su
sensibilidad y la probabilidad de que se genere un potencial de acción en ella.
Así la respuesta de una neurona depende de las señales que recibe de otras, con
las que puede tener distintos grados de influencia, dependiendo de la fuerza de
la sinapsis con esa neurona. John Carew
Eccles
 realizó algunos experimentos importantes en los inicios
de la investigación sináptica, por los que recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en
1963. Las complejas relaciones de entrada/salida conforman las bases de la
computación basada en transistores, y se cree que funcionan de forma similar en los
circuitos neuronales.
Propiedades y regulación
Tras la fusión de las
vesículas sinápticas y la liberación de las moléculas transmisoras en la
hendidura sináptica, el neurotransmisor es rápidamente eliminado del espacio
por proteínas especializadas en su reciclaje, situadas en las membranas tanto
presináptica como postsináptica. Esta recaptación evita la desensibilización de
los receptores postsinápticos y asegura que los potenciales de acción
subsiguientes generen un PEP de la misma intensidad. La necesidad de una
recaptación y el fenómeno de la desensibilización en los receptores y canales
iónicos significa que la fuerza de la sinapsis puede disminuir si un tren de
potenciales de acción llega en una sucesión rápida, un fenómeno que hace que
exista una dependencia de la frecuencia en las sinapsis. El
sistema nervioso se aprovecha de esta propiedad para computaciones, y puede
ajustar las sinapsis mediante la fosforilación de
las proteínas implicadas. El tamaño, número y tasa de reposición de las
vesículas también está sujeto a regulación, así como otros muchos aspectos de
la transmisión sináptica. Por ejemplo, un tipo de fármaco conocido como inhibidores
selectivos de la recaptación de serotonina o SSRI
afectan a ciertas
sinapsis inhibiendo la recaptación del neurotransmisor serotonina.
Por el contrario, un neurotransmisor excitatorio muy importante, la acetilcolina,
no es recaptada, pero es eliminada por acción de la enzima acetilcolinesterasa.
El papel de las
sinapsis en los fenómenos plásticos
Artículo principal: Plasticidad neuronal
La modificación de los
parámetros sinápticos pueden modificar el comportamiento de los circuitos
neurales y la interacción entre los diferentes módulos que componen el sistema
nervioso (modal). Dichos cambios están englobados en un fenómeno conocido como neuroplasticidad o plasticidad neuronal.
Sinapsis
inmunitarias
Por analogía con las
sinapsis descritas, el encuentro entre una célula antigénica y
un linfocito se
denomina a veces sinapsis inmunitaria.

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