La sinapsis es la unión (funcional) intercelular que se da, de forma especializada, entre un grupo de neuronas o sus células diana, las cuales son generalmente glándulas o músculos. En esta clase de interacción se da la transmisión de lo que conocemos como impulso nervioso. Comienza con una descarga química que se transforma en una corriente eléctrica en la membrana de la célula presináptica (célula emisora).
Cuando esta corriente eléctrica llega al extremo del axón, donde se da la conexión con la otra célula, la neurona excitada segrega unos compuestos químicos denominados neurotransmisores que se depositan en el espacio sináptico. Estos neurotransmisores son los encargados de excitar o inhibir la acción de la otra célula, conocida como célula post sináptica.
- La sinapsis eléctrica
La 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, 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 invertebrados es la más frecuente. En vertebrados se da en el SNC, en el corazón y en el músculo liso.
Este tipo de sinapsis es bidireccional. Como se puede observar en la imagen las uniones se encuentran entre A y B. Estas uniones ofrecen resistencia al movimiento de cargas, mientras que las uniones tipo GAP son menos resistentes. Las uniones tipo GAP están formadas por proteínas de baja resistencia que permiten el flujo de corriente fácilmente hasta que se alcance el umbral de la siguiente. Durante la sinapsis se pierde parte de dicha corriente debido a la capacitancia y la resistencia de la membrana.
- La sinapsis química
La sinapsis química se establece entre células que están separadas entre sí por un espacio denominado hendidura sináptica. Si existe una hendidura, es necesaria una sustancia química para que el impulso nervioso pueda transmitirse, esta sustancia se denomina neurotransmisor.
Los neurotransmisores se generan en la neurona presináptica, se almacenan en vesículas, se liberan y se unen a receptores de la membrana de la neurona postsináptica para generar su acción.
En el elemento presináptico hay canales de Ca2+ y Na+ dependientes de voltaje. Cuando el impulso nervioso llega, es decir, el potencial de acción, la membrana se despolariza por la entrada de Na+, cambia su voltaje y se abren los canales de Ca2+. La entrada de Ca2+ hace que las vesículas se muevan hacia la membrana y que, una vez allí, abran y liberen al exterior el neurotransmisor por exocitosis.
El Ca2+ está más concentrado en el interior que en el exterior y se une a la membrana plasmática del elemento presináptico para liberar el neurotransmisor. El neurotransmisor se une a los receptores del elemento postsináptico y de esta manera, puede abrir los canales dependientes de ligando para crear así un potencial graduado.
A continuación, el neurotransmisor debe desaparecer rápidamente de la hendidura sináptica para que no esté siempre activado y se cierren los canales dependientes de ligando y de esta forma puedan producirse constantemente potenciales graduados. La degradación del neurotransmisor se produce por metilación o por MAO (monoamino oxidasa).
+ Receptores ionotrópicos
Se basan en la apertura o cierre de canales de tipo iónico, por lo que se da una respuesta rápida en el tiempo. Se producen una serie de despolarizaciones, que generan potenciales de acción, respuestas de excitación, hiperpolarizaciones o inhibiciones. En el primer caso, actúan canales de cationes monoiónicos como los de Na+ y K+, mientras que, en el segundo caso, son los canales de Cloruro los que se activan.
+ Receptores metabotrópicos
Estos receptores están basados en la liberación de segundos mensajeros intracelulares, como AMP cíclico, Ca2+, y fosfolípidos. Estos segundos mensajeros son los encargados de activar proteínas quinasas, las cuales activan o desactivan canales del interior de la célula. En el caso de una despolarización, son los canales de K+ que se inhiben, mientras que en la hiperpolarización, los mismos canales son abiertos produciendo el aumento de cationes en el interior celular.
En una sinapsis rápida la llegada del neurotransmisor al elemento postsináptico activa los canales de Na+ dependientes de ligando y genera un potencial graduado. En una sinapsis lenta el neurotransmisor se une a una proteína receptora que se activa y modifica los canales de le membrana.
La acetilcolina (ACh), es el neurotransmisor de todas las fibras preganglionares (simpáticas y parasimpáticas). La acetilcolina es también el transmisor que libera la mayor parte de las fibras posganglionares parasimpáticas en la sinapsis que establecen con las células efectoras. Por tanto, la transmisión en estas sinapsis es colinérgica.
El neurotransmisor liberado por casi todas las fibras nerviosas simpáticas posganglionares es la noradrenalina. Por tanto, la transmisión en estas sinapsis es adrenérgica. En la transmisión adrenérgica el efecto depende del elemento al que se una el neurotransmisor.
+ Noradrenalina con alfa1
La noradrenalina se une al receptor α1, activa a una proteína G, la cual activa, a su vez, PLC. Al activarse la PK-C se activa un canal de Ca2+ mediante fosforilación del mismo. Es más lenta pero más duradera.
+ Noradrenalina con alfa2
La noradrenalina se une al receptor α2, se activa una proteína G diferente que inactiva a la adenilatociclasa (que convierte el ATP en AMPc). No hay producción de AMPc, por lo que el canal de Ca2+ se desfosforila y se inactiva.
+ Noradrenalina con beta
La noradrenalina se une al receptor β. Se activa una proteína G que activa, a su vez, la adenilato ciclasa. Esta sintetiza AMPc a partir de ATP. Debido al incremento en los niveles de AMPc se activa PK-A, por lo que se activa el canal de Ca2+.
- Integración neuronal
La excitación de una neurona puede cambiar dependiendo de un número de factores. Puede darse sumación espacial o sumación temporal. La suma de los impulsos excitatorios e inhibitorios que llegan por todas las sinapsis que se relacionan con cada neurona determina si se produce o no la descarga del potencial de acción por el axón de esa neurona. La suma se lleva a cabo en toda la neurona, pero se “decide” donde haya canales regulados por voltaje.
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.
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Artículo redactado por Pablo Rodríguez Ortíz, Graduado en Biología por la Universidad de Málaga.